مقالة منهجية

استثابي الإحساس المفضل في الماوس

DOI:

10.3791/2292

⸱

نوفمبر 10, 2010

 , 
1Department of Molecular Physiology and Biophysics, Center for Molecular Neuroscience, Kennedy Center for Human Development, Vanderbilt University Medical Center

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

في هذا البروتوكول وصفنا من وسائل التعلم استثابي استخدام المنبهات الحسية كما معزز في الماوس. أنه لا يتطلب أي تدريب مسبق أو تقييد الغذاء ، ويسمح للدراسة السلوك بدافع من دون استخدام معزز الدوائي أو الطبيعية ، مثل المواد الغذائية.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تعد الطرق الإجرائية أدوات سلوكية قوية لدراسة السلوك الدافعي. وقد استُخدمت طرق "الإدارة الذاتية" هذه على نطاق واسع في أبحاث إدمان المخدرات نظراً لصلاحيتها البنائية العالية. وتوفر الدراسات الإجرائية للباحثين أداة للتقصي قبل السريري لعدة جوانب من عملية الإدمان. فعلى سبيل المثال، يمكن اختبار آليات التعزيز الحاد (سواء الدوائية أو غير الدوائية) باستخدام أدوات فارماكولوجية أو جينية لتحديد قدرة هدف جزيئي معين على التأثير في سلوك الإدارة الذاتية1-6. بالإضافة إلى ذلك، يمكن دراسة سلوكيات البحث عن المخدرات أو الطعام في غياب المعزز الأساسي، وتعتبر قدرة المركبات الفارماكولوجية على تعطيل هذه العملية نموذجاً قبل سريري لاكتشاف الأهداف الجزيئية والمركبات التي قد تكون مفيدة في علاج الإدمان3,7-9. وتتمثل إحدى المشكلات التي تواجه إجراء دراسات الإدارة الذاتية للمخدرات عن طريق الوريد في الفئران في الصعوبة التقنية للحفاظ على نفاذية القسطرة؛ إذ تكون معدلات الاستبعاد في هذه التجارب مرتفعة وقد تصل إلى 40% أو أكثر10-15. وهناك مشكلة عامة أخرى تتعلق بالإدارة الذاتية للمخدرات وهي تمييز أي من التأثيرات المستحثة فارماكولوجياً للمعزز هي التي تنتج سلوكيات محددة. فعلى سبيل المثال، قد يتداخل قياس التأثيرات التعزيزية والعصبية للمنبهات النفسية مع تأثيراتها النفسية الحركية. ويمكن للطرق الإجرائية التي تستخدم تعزيز الطعام تجنب هذه المزالق، رغم أن فائدتها في دراسة إدمان المخدرات محدودة بسبب حقيقة أن بعض التدخلات التي تغير الإدارة الذاتية للمخدرات يكون لها تأثير ضئيل على الإدارة الذاتية للطعام. على سبيل المثال، يؤدي تلف الدوبامين في المسار الميزولمبي أو تعطيل مستقبل الدوبامين D1 إلى تقليل الإدارة الذاتية للكوكايين دون أن يكون له تأثير ملحوظ على الإدارة الذاتية للطعام 12,16.

وُصِفت المثيرات الحسية بقدرتها على دعم الاستجابة الإجرائية كمعززات أولية (أي ليست معززات شرطية)17-22. وتقوم عدة أنواع من الكائنات بإدارة المثيرات السمعية والبصرية ذاتياً18,21,23، ومع ذلك، فإن المعروف عن الآليات العصبية الكامنة وراء هذا التعزيز قليل بشكل مفاجئ. ويعد نموذج البحث الحسي الإجرائي (OSS) نموذجاً قوياً لتحقيق الإدارة الذاتية الحسية في الفأر، مما يسمح بدراسة الآليات العصبية المهمة في التعزيز الحسي24. وميزة إضافية لنموذج OSS هي القدرة على فحص الفئران الطافرة بحثاً عن اختلافات في السلوك الإجرائي قد تكون ذات صلة بالإدمان. وقد ذكرنا أن الفئران التي تعاني من نقص في مستقبلات الدوبامين D1، والتي ثبت سابقاً قصورها في الإدارة الذاتية للمنبهات النفسية، تفشل أيضاً في اكتساب سلوك OSS24. وهذه نتيجة فريدة من نوعها لأن هذه الفئران قادرة على تعلم مهمة إجرائية عند استخدام الطعام كمعزز. وبينما يمكن أن تكون الدراسات الإجرائية التي تستخدم تعزيز الطعام مفيدة في دراسة السلوك التحفيزي العام والآليات الكامنة وراء تعزيز الطعام، كما ذكرنا أعلاه، فإن هذه الدراسات محدودة في تطبيقها على دراسة الآليات الجزيئية لإدمان المخدرات. وبالتالي، قد تكون هناك ركائز عصبية مماثلة تتوسط التعزيز الحسي والمنبهات النفسية وتختلف عن تعزيز الطعام، مما يجعل OSS نموذجاً جذاباً بشكل خاص لدراسة عمليات إدمان المخدرات. ولا تزال درجة التداخل بين الأهداف الجزيئية الأخرى لـ OSS ومعززات المخدرات غير واضحة، ولكنها موضوع نسعى لتحقيقه حالياً. وبينما يمكن ملاحظة بعض جوانب الإدمان مثل مقاومة الانطفاء في نموذج OSS، فقد وجدنا أن التصاعد 25 لا يُلاحظ في هذا النموذج24. ومن المثير للاهتمام أن تصاعد الاستهلاك وبعض الجوانب الأخرى للإدمان تُلاحظ عند الإدارة الذاتية للسكروز26. وبناءً على ذلك، عندما تكون هناك رغبة في استخدام إجراءات إجرائية غير دوائية لدراسة العمليات المرتبطة بالإدمان، يمكن اختيار المعززات الغذائية أو الحسية لتناسب السؤال المحدد المطروح بأفضل شكل ممكن.

وفي الختام، يتميز كل من الإدارة الذاتية للغذاء والتحفيز الحسي العملياتي (OSS) في الفئران بميزة عدم الحاجة إلى قسطرة وريدية، مما يتيح وسيلة ذات إنتاجية أعلى لدراسة تأثيرات التلاعب الدوائي أو الجيني بالأهداف العصبية المشاركة في الدافعية. وبينما يعد الاختبار العملياتي الذي يستخدم الغذاء كمعزز مفيداً بشكل خاص في دراسة تنظيم تناول الغذاء، فإن التحفيز الحسي العملياتي (OSS) يعد ملائماً بشكل خاص لدراسة آليات تعزيز المثيرات الحسية، وقد يكون له تطبيق واسع في دراسة السعي وراء التجديد والإدمان.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. كتابة برنامج لتشغيل دورات متنوعة باستخدام اختبار استثابي المحفزات البصرية والسمعية بمثابة معزز

  1. دورات الثابتة (FR) نسبة : جعل جلسات من ساعة واحدة في طول مع ضوء مروحة المنزل وتشغيل خلال الدورة. نسبة للدورات تقدمية ، وجعل الدورات ساعتين في الطول. كلاهما العتلات تمديدها لمدة الدورة والتي تم تعيينها في موازنة ذراع "نشط" في مقابل "نشط" عبر الحيوانات (الاحالة رافعة لكل حيوان يتغير أبدا).
  2. رمز البرنامج في مثل هذه الطريقة التي هي متنوعة كل معزز وفقا للمعايير التالية :
    • كل واحد معزز للفترات التالية اختيارها عشوائيا : 2 ، 4 ، 6 أو 8 ثوانى.
    • معزز كل واحدة من ما يلي معدلات التحفيز فلاش مصباح اختيارها عشوائيا : 0.625 ، 1.25 ، 2.5 ، أو 5 هرتز ، مع كل دورة عمل 50 ٪.
    • كل التحفيز فلاش المصباح بشكل عشوائي على اليسار أو الجانب الأيمن من القاعة.
    • توفر حافزا للسمعي مدة معزز ؛ في المختبر لدينا ، ونحن الزناد مضخة التسريب الذي يوفر ما يقرب من 3 ديسيبل الصوت فوق ضجيج الخلفية في القاعة.
  3. رمز البرنامج لعرض القيم التالية في الوقت الحقيقي : 1. عدد من المطابع رافعة نشطة ، 2. عدد من المطابع رافعة الخاملة ، 3. عدد من المعززات ، 4. الوقت (في 0.1 زيادات الثانية).

2. التعامل مع الحيوانات (3 الإجراء اليوم)

  1. بعد تأقلم لمرفق الحيوانات ، ويبدأ التعامل مع الحيوانات. وهذا روض الحيوانات ليجري انتقاؤها ونقلها.
  2. تبدأ من خلال وضع اليدين القفاز في قفص والسماح لهم الجلوس لمدة 90 ثانية. إذا كان كل فأر لم تحقق يديك في ذلك الوقت ، حرك يديه بلطف نحو الفئران وانتظر كل واحد على شم و / أو الاتصال يديك قبل المتابعة.
  3. اختيار بعناية كل ماوس واحدة تلو الأخرى من قاعدة الذيل ووضعه على يدك ، ورفع الامر بسرعة وجعله يتراجع للسماح الماوس بالخروج من يدك مرة أخرى في قفص.
  4. كرر مرات لكل الماوس 50-10 ، اعتمادا على سلوك من الفأرة. الوقت النهائي يتم ذلك ، الاستمرار على ارتفاع الماوس (مع أنها تقف على يدك) لفترة من الوقت ، اعتمادا على اليوم. يوم 1 : 5 ثانية ، يوم 2 : 10 ثانية ، يوم 3 : 15 ثانية. تأكد من أن كل فأر يلتقي هذا المعيار لهذا اليوم. في يوم 1 ، تغيير القفازات بين الأقفاص.
  5. ابتداء من يوم 2 والسكتة الدماغية الحيوان مرة أخرى في حين أن الفأر هو في يدك. أيضا في يوم 2 ، يبدأ وزن الحيوانات يوميا. علامة ذيل كل حيوان مع Sharpie للدلالة على رقم الموضوع.
  6. إذا كان سيتم إعطاء الحقن خلال التجربة ، وتبدأ التعود حقن الفئران ليوم 2. وينبغي أن يتم ذلك بعد أن تم التعامل مع جميع الفئران في قفص ، والتقى المعيار لهذا اليوم.

3. تنظيف واختبار المعدات

  1. غسل عموم أسفل مع الماء الساخن.
  2. تنظيف الجدران والأرضيات غرفة استثابي مع الايثانول 30 ٪.
  3. تشغيل برنامج الاختبار الذي يتحول على ضوء المنزل ، والمروحة ، وأضواء التحفيز ، ويمتد العتلات ، والسجلات المطابع رافعة.
  4. التأكد من أن جميع المصابيح والمراوح تعمل بشكل صحيح واختبار البرنامج لضمان تسجيل جميع المطابع رافعة.
  5. نظيف العتلات مع الايثانول 30 ٪.

4. نفذ الدورة استثابي (دورات ينبغي 5-6 أيام / أسبوع في نفس الوقت من اليوم)

  1. وزن كل فأر.
  2. تحميل البرنامج في كل من المجلسين وتجربة تعليم مناسب. وينبغي أن يقابل ذراع نشط بين الحيوانات (أي ، يتم تعيين رافعة فعالة لذراع اليسرى لنصف الفئران ؛ ذراع الحق نشطة للنصف الآخر) ، ولكن الجانب ذراع نشط يتغير أبدا مرة الماوس ماوس تم المحال.
  3. نقل الماوس إلى كل غرفة المعين ، على مقربة من القاعة ، وبدء الدورة.
  4. بعد انتهاء الدورة ، على وجه السرعة إزالة الماوس وإعادة علامة الذيل.
  5. الغرف نظيفة كما هو موضح في القسم 3.
  6. تحليل البيانات لعدد من المطابع رافعة نشطة وغير نشطة. ويمكن أيضا عدد من المعززات و / أو دقة ذراع (رافعة المطابع ٪ النشط) الإبلاغ عنها. إذا الفئران ستكون اختبار لتأثير العلاج على OSS ، وضمان أن جميع الفئران التي سيتم اختبارها واستيفاء معايير الحصول (على سبيل المثال ،> 20 معصرة رافعة نشطة و> 65 ٪ المطابع رافعة نشطة لنهائي دورات FR - (1) ثلاثة ) قبل بداية العلاج.
  7. بعد اقتناء FR - 1 الاستجابة ، يمكن تغيير الجدول الزمني لتعزيز (على سبيل المثال ، أعلى نسبة ثابتة ونسبة التقدمية ، ونسبة العشوائية ، الخ).

5. ممثل النتائج

ويرد مثال على اقتناء مرصد الصحراء والساحل التي الفئران الذكور C57Bl/6J في الشكل 1 (مستنسخة من 23). خضعت الفئران تحكم ظروف مماثلة ، إلا أن يضغط على أي ذراع الرافعة لم تكن العواقبquence. ويرد آخر فوج من الفئران في الشكل 2. في هذه التجربة ، تلقت مجموعة من الفئران تعزيز مرصد الصحراء والساحل ، في حين أن مجموعة أخرى تلقى التعزيز الغذائي. لقد وجدنا أنه في ظل ظروف وصول الفريق الى الغذاء بالمال وبالشهرة أيضا ، وكلاهما نسبة ثابتة وتدريجية الاستجابة مماثلة بين مرصد الصحراء والساحل ، والاستجابة لضمان 10 ٪ (الشكل 2 ، A و B). وهذا يسمح للمقارنات الفعالة للتلاعب على نوعين التعزيز المختلفة (الحسية والغذاء) التي تتجنب يفند المحتملة الناتجة عن حالة الجوع أو الاختلافات في معدل الاستجابة.

figure-protocol-1
الشكل 1 : المطابع يفر الفئران التي OSS والضوابط الواردة الفئران OSS متنوعة المحفزات البصرية والسمعية الصحافة عقب كل ذراع النشط (FR - 1 جدول التعزيز) ، في حين يضغط ذراع خاملة لم يكن نتيجة لذلك. خضعت الفئران التحكم في الظروف نفسها ولكن لم يكن هناك أي نتيجة للضغط إما ذراع (يتم الرمز العتلات 1 و 2 و يوازن يتم عبر الحيوانات بالطريقة نفسها التي وازنت العتلات النشطة وغير النشطة للفئران OSS). وقد زاد الضغط على رافعة النشطة للفئران OSS نسبة إلى ذراع نشط الضغط على (* P <0.05 ، ** P <0.01) ، وغير معززة رافعة الضغط عن طريق فرض ضوابط (ن = 7 8 $ ، P <0.05 ، P $ <0.01 ). مستنسخة من الرقم 23.

figure-protocol-2
الشكل 2 : المطابع يفر من قبل مرصد الصحراء والساحل الفئران والجرذان الاستجابة للأغذية ألف) وردت على جدول الفئران FR - 1 من أجل تعزيز المحفزات OSS أو معزز الغذائية (10 ٪ ضمان). وكان الإعلان عن وصول الفئران libidum في الغذاء لمدة التجارب. ب) بعد FR - 1 الدورات ، وكانت الفئران المتقدمة إلى نسبة التقدمية (PR) جدول التعزيز لمدة خمسة أيام. تمثل البيانات يعني القيم من أربعة أيام وخمسة لكل حيوان. وتفيد التقارير أن نسبة الانتهاء النهائي على الحق العمودي ، ويشير إلى عدد من الاستجابات المطلوبة للحصول على معزز المقابلة (أي 30 مطلوبة للحصول على استجابات معزز ال 10 بعد حصوله على المعززات nine سابقا).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الإحساس استثابي تسعى بديلا مفيدا المخدرات عن طريق الحقن الادارة الذاتية عند الفأر هو الحيوان في الاختيار. حقيقة أن هناك حاجة لعملية جراحية لا صيانة ولا القسطرة هو مفيد ، لأن هذه هي عقبات فنية كبيرة في الماوس. OSS جذابة أيضا لأنه قد يكون من قياس جوانب التعزيز متميزة من المعززات الطبيعية الأخرى مثل الطعام.

ومن المفيد الإشارة إلى أن التدابير السلوكية في الماوس يمكن متغير بدرجة كبيرة عبر ظروف بيئية مختلفة 24.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
الإعلان عن أي تضارب في المصالح.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وقد أيد هذا المشروع من قبل المعاهد الوطنية للصحة منح DA19112 (DGW) وDA026994 (CMO). وقدم التوضيح من قبل Louderback كاثرين. وأجريت التجارب في المختبر فاندربيلت السلوك العصبي الفئران.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
حزمة اختبار الإدارة الذاتية للدواء للفئران: غرفة عريضة للغاية ورافعات قابلة للسحبfigure-materials-1 Med Associates, Inc.MED-307W-CT-D1الرافعات فائقة الحساسية (تتطلب قوة تبلغ ~2 grams) ومثبتة على ارتفاع 2.2 cm فوق الأرضية. ومصابيح التحفيز الصفراء مثبتة على ارتفاع 2 cm فوق كل رافعة.
حزمة الواجهة والبرمجياتfigure-materials-2 Med Associates, Inc.MED-SYST-16هذه الحزمة مخصصة لما يصل إلى 16 غرفة.

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Thomsen, M., Caine, S. B. Intravenous drug self-administration in mice: practical considerations. Behav Genet. 37, 101-118 (2006).
  2. Koob, G. F. Animal models of motivation for drinking in rodents with a focus on opioid receptor neuropharmacology. Recent Dev Alcohol. 16, 263-281 (2003).
  3. Koob, G. F., Kenneth Lloyd, G., Mason, B. J. Development of pharmacotherapies for drug addiction: a Rosetta stone approach. Nat Rev Drug Discov. 8, 500-515 (2009).
  4. Arnold, J. M., Roberts, D. C. A critique of fixed and progressive ratio schedules used to examine the neural substrates of drug reinforcement. Pharmacol Biochem Behav. 57, 441-447 (1997).
  5. O'Brien, C. P., Gardner, E. L. Critical assessment of how to study addiction and its treatment: human and non-human animal models. Pharmacology & Therapeutics. 108, 18-58 (2005).
  6. Olsen, C. M., Duvauchelle, C. L. Prefrontal cortex D1 modulation of the reinforcing properties of cocaine. Brain Research. 1075, 229-235 (2006).
  7. Epstein, D. H., Preston, K. L., Stewart, J., Shaham, Y. Toward a model of drug relapse: an assessment of the validity of the reinstatement procedure. Psychopharmacology (Berl). 189, 1-16 (2006).
  8. Kalivas, P. W., McFarland, K. Brain circuitry and the reinstatement of cocaine-seeking behavior. Psychopharmacology (Berl). 168, 44-56 (2003).
  9. Stewart, J. Pathways to relapse: the neurobiology of drug- and stress-induced relapse to drug-taking. J Psychiatry Neurosci. 25, 125-136 (2000).
  10. Olsen, C. M., Winder, D. G. A method for single-session cocaine self-administration in the mouse. Psychopharmacology (Berl). 187, 13-21 (2006).
  11. Rocha, B. A. Differential responsiveness to cocaine in C57BL/6J and DBA/2J mice. Psychopharmacology (Berl). 138, 82-88 (1998).
  12. Caine, S. B., Negus, S. S., Mello, N. K. Method for training operant responding and evaluating cocaine self-administration behavior in mutant mice. Psychopharmacology (Berl). 147, 22-24 (1999).
  13. Colby, C. R., Whisler, K., Steffen, C., Nestler, E. J., Self, D. W. Striatal cell type-specific overexpression of DeltaFosB enhances incentive for cocaine. J Neurosci. 23, 2488-2493 (2003).
  14. Schramm-Sapyta, N. L., Olsen, C. M., Winder, D. G. Cocaine self-administration reduces excitatory responses in the mouse nucleus accumbens shell. Neuropsychopharmacology. 31, 1444-1451 (2006).
  15. Steiner, R. C., Hsiung, H. M., Picciotto, M. R. Cocaine self-administration and locomotor sensitization are not altered in CART knockout mice. Behav Brain Res. 171, 56-62 (2006).
  16. Marx, M. H., Henderson, R. L., Roberts, C. L. Positive reinforcement of the bar-pressing response by a light stimulus following dark operant pretests with no after effect. J Comp Physiol Psychol. 48, 73-76 (1955).
  17. Baron, A., Kish, G. B. Low-intensity auditory and visual stimuli as reinforcers for the mouse. J Comp Physiol Psychol. 55, 1011-1013 (1962).
  18. Stewart, J. Reinforcing effects of light as a function of intensity and reinforcement schedule. Journal of comparative and physiological psychology. 53, 187-193 (1960).
  19. Caggiula, A. R. Cue dependency of nicotine self-administration and smoking. Pharmacol Biochem Behav. 70, 515-530 (2001).
  20. Cain, M. E., Green, T. A., Bardo, M. T. Environmental enrichment decreases responding for visual novelty. Behavioural Processes. 73, 360-366 (2006).
  21. Thompson, T. I. Visual Reinforcement in Siamese Fighting Fish. Science. 141, 55-57 (1963).
  22. Blatter, K., Schultz, W. Rewarding properties of visual stimuli. Exp Brain Res. 168, 541-546 (2006).
  23. Olsen, C. M., Winder, D. G. Operant sensation seeking engages similar neural substrates to operant drug seeking in C57 mice. Neuropsychopharmacology. 34, 1685-1694 (2009).
  24. Crabbe, J. C., Wahlsten, D., Dudek, B. C. Genetics of mouse behavior: interactions with laboratory environment. Science. 284, 1670-1672 (1999).
  25. Crawley, J. N. Behavioral phenotypes of inbred mouse strains: implications and recommendations for molecular studies. Psychopharmacology (Berl). 132, 107-124 (1997).
  26. Belknap, J. K., Metten, P., Beckley, E. H., Crabbe, J. C. Multivariate analyses reveal common and drug-specific genetic influences on responses to four drugs of abuse. Trends Pharmacol Sci. 29, 537-543 (2008).
  27. Mozhui, K. Strain differences in stress responsivity are associated with divergent amygdala gene expression and glutamate-mediated neuronal excitability. J Neurosci. 30, 5357-5367 (2010).
  28. Hefner, K. Impaired fear extinction learning and cortico-amygdala circuit abnormalities in a common genetic mouse strain. J Neurosci. 28, 8074-8085 (2008).
  29. Elmer, G. I., Pieper, J. O., Hamilton, L. R., Wise, R. A. Qualitative differences between C57BL/6J and DBA/2J mice in morphine potentiation of brain stimulation reward and intravenous self-administration. Psychopharmacology (Berl). 208, 309-321 (2010).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

مقالات ذات صلة