Sıçanlarda düşük ve yüksek şiddetteki ayak şoku stresinin empatiye etkilerinin araştırılması
Investigation the effects of low and high level footshock stress on empathy in rats
Yazar: ASLI KARAKILIÇ
Danışman: PROF. DR. SEVİL GÖNENÇ ARDA
Dokuz Eylül Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Fizyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2018
Konu: Fizyoloji = Physiology
Dizin: Amigdala = Amygdala ; Ayak = Foot ; Empati = Empathy ; Hayvan deneyleri = Animal experimentation ; Oksitosin = Oxytocin ; Prefrontal korteks = Prefrontal cortex ; Stres = Stress ; Sıçanlar = Rats ; Vazopressinler = Vasopressins

Özet:
Giriş ve Amaç
Modern insanın hayatında her yerde bulunan stresin davranış ve kognitif fonksiyonlar üzerine etkileri olduğu bilinmektedir. Son yapılan çalışmalar akut stresin empati yelpazesinde bulunan fedakarlık, işbirliği gibi olumlu sosyal davranışları arttırdığını göstermektedir. Psikolojik stres, kişinin anksiyete durumu gibi pek çok faktör empati davranışını etkileyebilmektedir.  Bu çalışmanın amacı düşük ve yüksek şiddetteki akut stresin empati davranışı üzerindeki etkilerini ve bu etkinin olası nörotransmitter yolaklarını araştırmaktır.

Yöntem 
Bu çalışmada toplam 30 adet dört aylık erkek Sprague Dawley sıçanlar kullanılmıştır. Çalışmada 14 günlük kafes arkadaşına alışma periyodunun ardından tüm deneklere empati düzeneği kullanılarak stresli durumdaki kafes arkadaşını kurtarması öğretilmiştir. Bu sürecin sonunda tüm denekler rastgele üç gruba ayrılmıştır: i)Kontrol grubu (stres uygulanmayacak grup) ii) 0,2 mA  (düşük şiddet) ayak şoku stresi uygulanacak grup,  iii) 1,6 mA  (yüksek şiddet) ayak şoku stresi uygulanacak grup. Sıçanların ayak şoku uygulamalarının hemen ardından kapı açma davranışları süre olarak kaydedilmiştir. Empati deneylerinin bitiminden hemen sonra bütün sıçanların anksiyete seviyeleri önce açık alan testi, 30 dakika sonra yükseltilmiş artı labirent testi kullanılarak değerlendirilmiştir. Sonrasında denekler sakrifiye edilip amigdala ve prefrontal kortekste oksitosin ve vazopressin düzeyleri ile serum kortikosteron düzeyleri ölçülmüştür.

Bulgular
Düşük şiddette stres uygulanan grubun kontrol grubuna göre empati düzeneğinin kapısını daha hızlı açarak arkadaşını kurtardığı tespit edildi (p<0.05). Yüksek şiddet stres grubunun, açık alan testinde, kontrol ve düşük şiddet stres grubuna göre(her iki grup için p<0.001)  açık alanın merkezinde daha çok bulunduğu saptandı. Ayrıca yükseltilmiş artı labirent testinde ise yüksek şiddet stres grubunun ortak alanda diğer iki gruba göre  daha çok zaman geçirdiği (kontrole kıyasla p<0.0001, düşük şiddet strese kıyasla p<0.001) açık kollarda geçirdiği sürenin hem düşük stres hem de kontrol grubuna göre (sırayla p < 0.008 and p < 0.03) arttığı gözlendi. Prefrontal korteks Oksitosin ve Vasopressin düzeyleri düşük şiddet stres grubunda artmış bulundu (Oksitosin: kontrole kıyasla p<0.05; Vasopressin: hem kontrol hem de yüksek şiddet strese kıyasla p<0.0001). Düşük şiddet stres uygulanan grubun amigdala Vasopressin düzeylerinin diğer iki gruba göre daha yüksek olduğu tespit edildi (her iki gruba kıyasla p<0.05). Düşük şiddet stres grubunda serum kortikosteron düzeylerinin kontrole kıyasla arttığı tespit edildi (p<0.002)
Prefrontal korteks Vasopressin düzeyleri ile açık alan testinin orta alanındaki aktivite süreleri arasında güçlü pozitif korelasyon tespit edildi (r = 0.510, p<0.05). Ayrıca serum kortikosteron düzeyleri ile yükseltilmiş artı labirent testinin ortak alanındaki aktivite süreleri arasında (r = 0.752, p<0.0001); prefrontal korteks Vasopressin düzeyleri ile yükseltilmiş artı labirent testinin ortak alanındaki aktivite süreleri arasında (r = 0.590, p<0.01) güçlü pozitif korelasyon saptandı.

Sonuç
Bu çalışma, düşük şiddetteki akut stresin empati davranışını olumlu yönde etkilediğini göstermiştir. Ayrıca düşük şiddet stres grubunda Vazopressin düzeyleri prefrontal korteks ve amigdalada, Oksitosin düzeyleri ise prefrontal kortekste artmıştır. Yüksek şiddetteki akut stres grubunun anksiyete seviyelerinin daha düşük olduğu (açık alan düzeneğinin orta alanında ve yükseltilmiş artı labirent testinin açık kollarında daha uzun süre bulundukları) gözlenmiştir. Ek olarak, yüksek şiddet stres grubunda karar verme becerisinin olumsuz etkilendiği görülmüştür. Gelecek çalışmalar akut stres ve empati alanında cinsiyete bağlı değişimleri, dopaminerjik sistemin ya da stres ilişkili diğer yolakların rolünü ortaya koymaya yönelik planlanmalıdır.

Abstract:
Introduction and Aim
 It is known that stress which is everywhere in the life of a modern person, has many effects on behavior and cognitive functions. Recent studies indicate that acute stress promotes empathy related prosocial behaviors such as altruism, affiliative behavior. Many factors can affect empathy behavior, such as psychological stress and anxiety. The aims of this study are to investigate the effects of low and high intensity of acute stress and the possible neurotransmitter pathways of the stress effects on empathy.

Method
Thirty adult male Sprague Dawley rats  were used in this study. In the study, after 14 days of habituation period, all subjects were trained  to rescue the stressed cage mate using  the empathy test equipment. At the end of this period all subjects were randomly divided into three groups: i) Control group, ii) 0.2mA foot shock group (low-intensity), iii) 1.6mA foot shock group (high-intensity). Immediately after the foot shocks of the rats, door opening behaviors were recorded as time. After the end of the empathy experiments, the anxiety levels of all rats were initially assessed using the open field test and the elevated plus maze test after 30 minutes. Subsequently subjects were sacrified, oxytocin and vasopressin levels in amygdala and prefrontal cortex and serum corticosterone levels were measured.

Findings
Low intensity stress group was quicker in opening the door compared to control groups (p<0.05). In the open field test, high intensity stress group spent more time in the center of the open field arena compared to control and low intensity stress group (p<0.001 in both). In the elevated plus maze test, high intensity stress group compared to both low intensity stress and control groups, spent more time in the open arms of elevated plus maze (p < 0.008 and p < 0.03, respectively), this period was mostly spent in the center area of the elevated plus maze equipment (compared with control p<0.0001, with low intensity stress p<0.001). Prefrontal cortex oxytocin and vasopressin levels were found to be increased in low intensity stress group (oxytocin: compared with control, p<0.05; vasopressin: compared with control and high intensity stress (p<0.0001 in both). Vasopressin level in amygdala was increased in low intensity stress group compared to control and high intensity stress (p<0.05 in both) Corticosterone level was increased in low intensity stress group compared to control (p<0.002). 
Strong positive correlation was found between prefrontal cortex vasopressin levels and activity in middle area of open field test (r = 0.510, p<0.05). Strong positive correlation was found between serum corticosterone levels and the activity in the middle area of elevated plus maze test (r = 0.752, p<0.0001); between prefrontal cortex vasopressin levels and the activity in the middle area of elevated plus maze test (r = 0.590, p<0.01).

Result
In this study, we were able to demonstrate that low intensity acute stress increased empathy behavior. Also in low intensity stress group, vasopressin levels increased in prefrontal cortex and amygdalae, oxytocin level increased in prefrontal cortex. Higher intensity acute stress was associated with a lesser degree of anxiety indicators, i.e. higher ambulation in center cells of open field arena, and in the open arms of elevated plus maze test. In addition, it was seen that decision-making capacity was affected in high intensity stress group. Further research is needed to investigate gender effects, the role of dopaminergic system and other stress related pathways in acute stress.