大鼠的巴甫洛夫条件性接近训练

摘要

本文介绍了一种在大鼠中诱导经典条件性接近行为的实验方案。该方法可用于测量个体对奖励相关线索产生接近行为并赋予其奖赏显著性的倾向性差异，并用于研究成瘾易感性。

摘要

与无条件的奖赏性刺激偶然配对的线索，可通过一种称为奖赏显著性赋予的过程，使原本中性的刺激自身获得奖赏属性，转变为具有吸引力的刺激， "能够激发行为动机的“期望”刺激。在条件刺激（CS）非依赖于反应地呈现后，会形成巴甫洛夫条件性接近（PCA）。 例如，一个杠杆）来预测非条件刺激（US； 例如一种食物颗粒）来测量奖赏线索的激励显著性。在训练过程中，可形成三种条件化反应（CR）模式：线索追踪行为（指向条件刺激的CR）、目标追踪行为（指向非条件刺激的US的CR）以及中间型反应（同时具有上述两种CR）。其中，线索追踪者会将激励显著性赋予与奖赏相关的线索，因而更容易出现线索诱发的药物寻求行为复燃及其他成瘾相关行为，这使得条件位置性活动（PCA）成为研究成瘾易感性的潜在重要实验方法。本文描述了用于诱导大鼠PCA行为的材料与方法，并阐述了在单个实验中分析与解读PCA行为的具体步骤。

引言

从药物使用发展为成瘾涉及经典条件反射与操作性学习之间的复杂相互作用^1,2。在用药和觅药行为过程中，行为与结果通过操作性学习过程被习得；然而，刺激（例如，与药物相关的线索）和奖赏之间的关联也通过经典条件反射过程被学习。经典条件反射线索具有预测价值，同时还能获得激励动机价值³，从而使其变得具有吸引力、令人渴望，并能够促进和维持奖赏寻求行为⁴。

然而，许多研究动物奖赏学习的实验程序无法区分预测性学习与动机激励性学习。例如，在药物自我给药实验中，通常同时采用工具性条件反射和经典性条件反射范式，使得大鼠学会执行某种行为（例如，鼻触，压杆， 等等。）以获得结果（即，静脉注射药物）。该奖赏性结果也会与巴甫洛夫刺激配对例如鼻触端口的光照、提示灯的呈现、输注泵的声音、液体输送到血液中的内感受感觉 等。在这些实验流程中，通常尚不明确线索是否仅仅因其与奖励之间的预测性关系而支持目标导向行为，还是线索本身已获得了独立的激励动机属性。

为了在实验上将巴甫洛夫刺激的奖赏激励价值与其预测价值分离开来，本实验室采用巴甫洛夫条件性趋近（Pavlovian conditioned approach, PCA）程序，以识别那些将激励显著性赋予奖赏相关线索的大鼠。在训练阶段，呈现一个条件刺....

方案

所有实验程序均已获得密歇根大学动物使用与护理委员会（UCUCA；密歇根大学，安娜堡，密歇根州）的批准。

1. 仪器与软件

1. 获取商用操作式条件反射箱及设备。参见材料表。
2. 在大鼠操作式条件反射箱（24.1 cm 宽 × 20.5 cm 深 × 29.2 cm 高）中进行训练，将箱子置于带通风风扇的隔音柜内，以提供背景噪音。
3. 每个箱体配备一个位于前壁中央的食丸仓（容器），前壁宽21.6 cm，食丸仓位于不锈钢网格地板上方3 cm处。确保食丸仓内置红外传感器，可检测动物头部进入装置的行为。
4. 将食丸仓连接至食丸分配器，用于递送香蕉味食物食丸（45 mg）。
5. 以平衡方式，在食丸仓左右两侧约2.5 cm处各安装一个可伸缩杠杆（CS），位置位于不锈钢网格地板上方3 cm处。
6. 确保杠杆内部装有LED提示灯，使伸出状态的杠杆在视觉上更为显著。
7. 若使用可伸缩杠杆，需通过校准程序进行校准：将10 g校准砝码置于杠杆顶部，然后使用六角扳手调节装置顶部的校准螺丝，直至仅靠砝码自身重量即可压下杠杆。
8. 在箱体顶部、与食丸仓相对的墙壁上安装一盏红色室内灯。
   注意：使用红色室内灯可增强被照亮杠杆的视觉显著性。

2. 主成分分析训练

1. 将抵达的成年雄性Sp....

结果

我们发现，每天进行5至7次PCA训练即可将大鼠表型分类为ST、GT和中间型应答者（IR），尽管可根据特定实验室或实验的需求进一步增加训练次数。表型分类基于PCA指数评分，该评分通过计算各训练阶段的反应偏向、潜伏期评分和概率差异的平均值得出，具体方法已在本方案前文部分描述。表型的最终判定依据是最后两次PCA训练阶段PCA指数评分的平均值即，如果共有五次PCA训练，则为第4和第5次）。PCA指数将行为评分从1.0（完全的线索追踪）到-1.0（完全的目标追踪），0表示无偏向性（完全的中间反应）。由于线索追踪与目标追踪的倾向呈连续分布，因此需要设定分界值以确定表型，本实验室通常采用的PCA指数分界值为-0.5和0.5。换言之，线索追踪者（STs）的PCA指数评分≥0.5，中间反应者（IRs）的PCA指数评分介于-0.5至0.5之间，目标追踪者（GTs）的PCA指数评分≤-0.5。然而，根据具体实验需求，也可采用不同的PCA指数分界值。 图1 展示了三种表型在PCA训练过程中，压杆次数、潜伏期和压杆概率以及食丸盒入口次数的典型变化.......

讨论

主成分分析（PCA）训练可用于确定个体在将激励显著性赋予条件化线索方面的差异，这种差异被认为是成瘾易感性的重要组成部分。例如，先前的研究已证实，高倾向性个体（STs）会对食物和药物线索均赋予激励显著性⁶，且与食物和药物相关的线索在高倾向性个体中均可激活杏仁核-纹状体-丘脑环路中的相似脑区⁷。此外，高倾向性个体更具冲动性⁸，更容易因线索诱发药物寻求行为的复燃^7,9，并且即使面临负面后果，仍会主动寻求与药物相关的线索¹⁰。

在进行条件性位置偏爱（PCA）实验时，大鼠的选择是优化表型多样性的关键步骤。例如，近交系大鼠在PCA行为的获得方面表现出显著差异（例如，Lewis 和 Fischer F344）¹¹。即使在远交系群体中（例如，Sprague Dawley），不同供应商提供的动物在获得条件性位置偏爱（PCA）行为方面存在显著异质性（例如，Harlan Laboratories 与 Charles Ri.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
用于大鼠的标准模块化操作测试箱（带改良顶盖）	Med Associates, Inc.	ENV-008CT	顶盖设有通路槽，可用于药物输送拖线或其他背带系统；配备用于通路槽的ENV-008CTC（盖板插件）
扩展型PVC隔音屏蔽箱	Med Associates, Inc.	ENV-022V
最多支持十六个测试箱的PCI操作套装	Med Associates, Inc.	MED-SYST-16	根据操作测试箱的数量，也可选用MED-SYST-8（最多支持八个测试箱的PCI操作套装）
SmartCtrl	Med Associates, Inc.	DIG-716P2
通用电缆，25′（7.6 m）	Med Associates, Inc.	SG-210CB	根据个体需求，也可选用SG-210CB-50（通用电缆，50′ [15.2 m]）
18″（45.7 cm）3针Mini-Molex连接线	Med Associates, Inc.	SG-216A	根据个体需求，也可选用SG-216A-2（2′ [61.0 cm] 3针Mini-Molex连接线）
电源线，25′（7.6 m）	Med Associates, Inc.	SG-210CP-25
大鼠用不锈钢格栅地板	Med Associates, Inc.	ENV-005	根据偏好，也可选用ENV-005A（小鼠用不锈钢格栅地板）
可重复使用废料盘	Med Associates, Inc.	ENV-007-P3
标准模块化测试箱用填充面板套装	Med Associates, Inc.	ENV-008-FP
大鼠用模块化颗粒分配器，45 mg	Med Associates, Inc.	ENV-203M-45
颗粒接收器，槽型	Med Associates, Inc.	ENV-200R2M	根据偏好，也可选用ENV-200R1M（颗粒接收器，杯型）
可伸缩杠杆	Med Associates, Inc.	ENV-112CM	校准为25 g；在进行巴甫洛夫条件性接近训练前需调整至10 g
可伸缩杠杆提示灯	Med Associates, Inc.	ENV-112CML
大鼠用室内灯	Med Associates, Inc.	ENV-215M
100 mA替换灯泡，每包10个	Med Associates, Inc.	SG-800R	红色；与ENV-215M（大鼠用室内灯）配合使用
颗粒饲料，45 mg，灵长类纯化饮食，香蕉味	Bio-Serv	F0059	每箱50,000粒