本方案描述了一种标准的间歇性接触双瓶选择家庭笼具饮酒范式，用于模拟大鼠的酒精摄入行为。此外，本方案还提供了逐步指导，通过添加自制的舔舐检测系统来增强标准方案，从而实现对饮酒行为的微结构分析。
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本文内容
摘要
摘要
双瓶选择法在动物家庭笼具中的饮酒行为研究是目前研究啮齿类动物乙醇摄入最广泛使用的方法之一。在最简单的形式中，动物可自由接触两个饮水瓶，其中一个装有普通自来水，另一个装有乙醇，每日摄入量通过测量24小时内饮水瓶重量的变化来确定。因此，该方法无需使用特殊实验设备。尽管这种易于实施的特性可能是其被临床前酒精研究领域广泛采用的主要原因，但该方法所获取的饮酒数据分辨率受限于研究人员测量饮水瓶重量的频率（例如每天一次）。然而，为了在总体摄入量、药理学干预和神经调控的背景下进一步分析饮酒模式，研究人员已开发出可在单次舔舐水平上采集数据的家庭笼具舔舐检测系统。尽管近年来已出现多种此类系统，但开源系统LIQ HD（Lick Instance Quantifier Home cage Device，家庭笼具舔舐实例量化装置）因其成本低廉且操作友好而在该领域受到广泛关注。尽管该系统令人期待，但其最初设计仅适用于小鼠。本文综述了标准双瓶选择法及配备舔舐计数器的双瓶选择法在家庭笼具中的适当操作流程，并介绍了将LIQ HD系统适配于大鼠的方法，包括对硬件进行改造以适应更大的笼具尺寸，以及重新设计一款可与市售标准饮水瓶兼容的3D打印饮水瓶支架。通过该方法，研究人员可同时并行分析多只大鼠的每日饮酒模式和摄入水平，从而在几乎不增加资源投入的情况下显著提高数据分辨率。这些方法为研究人员提供了灵活性，可根据具体实验需求选择使用标准饮水瓶或配备舔舐计数器的装置，以探究酒精饮用行为背后的神经生物学机制。
引言
尽管历史上适度饮酒曾被认为对健康有一定益处，但近期大规模综合性研究显示，任何程度的酒精摄入均不安全。1,2事实上，酒精使用是第七大th 全球死亡和残疾的主要风险因素1 饮酒量即使很少的个体，其患癌症、传染病和受伤的风险也会增加1,3在美国，2016年至2021年间因饮酒导致的死亡人数增加了近30%4重要的是，死亡和残疾的风险随着消费量的增加而单调上升1.
尽管人类研究为了解酒精使用和滥用的神经生物学机制提供了宝贵的见解，但动物模型所提供的实验控制对于深入理解饮酒行为的机制以及重度饮酒风险至关重要。这些模型也是开发旨在减少失控性饮酒的治疗方法的重要工具。双瓶选择法在啮齿类动物的家笼环境中进行饮酒实验，是研究酒精摄入最广泛使用的临床前范式之一。这主要归因于其易于实施的特点，该方法无需特殊的研究设备或复杂的分析，即可测量动物的总自愿饮酒量及对酒精的偏好。使用这种方法，研究人员可通过计算每次饮酒时段开始和结束时瓶子重量的变化，在其期望的时间间隔（例如小时、天、周）内收集数据。该基本方法的多....
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方案
所有代表性数据均使用单笼饲养的成年Long-Evans大鼠采集，实验方案经伊利诺伊大学芝加哥分校机构动物护理与使用委员会批准，并遵循《美国国立卫生研究院实验动物护理与使用指南》。为准确监测每只动物的液体摄入量，必须采用单笼饲养。实验所用成年雄性（n = 38）和雌性（n = 22）Long-Evans大鼠在到达时为P50–80日龄，在开始实验前于动物房适应环境一周。大鼠具有 随意摄取 除非另有说明，均可自由获取标准饲料（Teklad 7912，Envigo）和水。
1. 实验前准备
- 将饮水瓶标记为 H2O 或 EtOH。然后，为每只大鼠分别标记一个用于周一、周三、周五（MWF）的 H2O 瓶和一个 EtOH 瓶，以及两个用于周二、周四、周六（TRS）的 H2O 瓶。
注意：可选地，使用不同颜色的胶带区分 H2O 和 EtOH 瓶，以帮助避免换瓶时可能出现的错误。 - 在实验开始前 1 天，用饮用水装满 H2O 瓶。在实验开始前 1 天，通过将 190 证的 EtOH 与饮用水混合（20% v/v）配制 EtOH 溶液。
警告：必须使用未变性 EtOH，因为变性 EtOH 具有毒性。 - 在参与实验的大鼠所在的同一层架上准备一个空笼子。....
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结果
标准间歇性双瓶选择法在家庭笼具中饮酒数据
采用标准操作流程（图7A），研究人员可记录24小时内的酒精摄入量（图7B-D），若在饮酒阶段开始后不久即采集瓶子重量，还可获得类似暴饮的饮酒数据（图7E-F）。通过计算乙醇摄入量相对于水摄入量的比值，研究人员亦可在所有测量时间点获得偏好数据（图 7D、F）。如图7C所示，大鼠在双瓶选择实验的最初几天内常表现出乙醇摄入量逐渐上升的阶段。随后进入平台期，摄入量保持相对稳定。尽管该模式在雄性大鼠中 consistently 被观察到7,32
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讨论
本方案提供了使用间歇性双瓶选择家庭笼具程序采集乙醇饮用数据的逐步操作说明。该方法实施相对简便，几乎无需额外成本或专用科研设备。通过本文提供的方法构建和实施LIQ HDR——一种用于大鼠的舔舐检测系统——研究人员除可获得摄入量和偏好性的常规测量指标外，还可采集高分辨率的饮水微结构数据。
当前方案中描述的间歇性获取模式被广泛使用，主要原因在于该模式已知能够诱导出比许多其他乙醇获取模式更高的乙醇摄入水平。事实上，先前的研究表明，采用间歇性获取模式的大鼠其平均每日乙醇摄入量高于持续24小时自由获取乙醇的大鼠6,7。然而，根据具体的研究问题或其他实验设计参数，可能需要采用不同的乙醇获取模式。研究人员可以非常容易地修改本方案，以适应不同的获取模式（例如，持续获取、暗期饮酒等），只需简单调整瓶子的开启/关闭时间及操作的天数即可。
尽管双瓶选择饮酒实验是一种相对容易实施的范式，但仍可能出现影响数据采集的问题。因此，实验人员必须.......
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披露
所有作者均声明不存在利益冲突。
致谢
作者感谢 Joseph Pitock 和 Katie Przybysz 博士在 LIQ HDR 方法开发过程中提供的技术协助。我们还感谢 Nicholas Petersen 和 Marie Doyle 博士在 LIQ HDR 开发期间参与的许多有益讨论。本研究由美国国立卫生研究院下属的国家酒精滥用与酒精中毒研究所资助（项目编号：P50 AA022538 和 R01 AA029130，授予 EJG）。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 市售可得组件 | 数量 | ||
| 12键电容式触摸传感器扩展板（MPR121） | Adafruit | 1982 | 3 |
| 2针电缆配对（JST XH 2.5mm间距） | Adafruit | 4872 | 18 |
| 4针面包板跳线（Qwiic） | SparkFun | PRT-17912 | 1 |
| 4针电缆（100mm Qwiic） | SparkFun | PRT-17259 | 1 |
| 4针电缆（50mm Qwiic） | SparkFun | PRT-17260 | 3 |
| 5V转3V电平转换扩展板 | Adafruit | 5637 | 1 |
| 电容式触摸扩展板（2.8英寸） | Adafruit | 1947 | 1 |
| 导电铜箔胶带（1/4英寸） | DigiKey | 4393-CFT-1/4-ND | 1 |
| 数据记录扩展板 | Adafruit | 1141 | 1 |
| 差分I2C通信扩展套件（QwiicBus） | SparkFun | KIT-17250 | 1 |
| 绝缘胶带 | DigiKey | 3M156004-ND | 1 |
| 热缩管（3/16英寸，多种颜色） | Cable Ties and More | HS357-S10 | 6 |
| 热缩管套件（4英寸，黑色） | Jameco | 2095963 | 1 |
| 锂纽扣电池（3V，12.5mm） | DigiKey | 1908-CR1220JAUCHSB-ND | 1 |
| M5平垫圈 | Grainger | 54FN66 | 1 |
| M5六角螺母 | Grainger | 6CA72 | 1 |
| M5机螺钉（12mm） | Grainger | 6GU88 | 1 |
| M5机螺钉（25mm） | Grainger | 6GU91 | 2 |
| 公对公跳线 | Adafruit | 1957 | 1 |
| 微控制器板（Arduino Mega 2560 Rev3） | DigiKey | 1050-1018-ND | 1 |
| PETG线材（2.85mm，银色） | MatterHackers | M-DDH-UZR2 | 2 |
| PLA线材（2.85mm，黑色） | MatterHackers | M-SEW-RUAW | 2 |
| PLA线材（2.85mm，银色） | MatterHackers | M-66P-6CLE | 1 |
| 电源适配器（直流9V 1A） | Newegg | 9SIBPPKJYR5991 | 1 |
| SD/microSD存储卡（8GB） | Adafruit | 1294 | 1 |
| 扩展板堆叠排针 | Adafruit | 85 | 1 |
| 实心导线（22AWG，红色） | Adafruit | 288 | 1 |
| 绞合导线（22AWG，黑色） | Adafruit | 2976 | 1 |
| 绞合导线（22AWG，红色） | Adafruit | 3068 | 1 |
| 带钢珠的旋盖式饮水管 | Alternative Design | TCCN8.5-ST2.5SB | 38 |
| 水瓶（8盎司） | Alternative Design | WB8FS | 38 |
| 定制3D打印组件 | 数量 | ||
| 3D打印Arduino外壳底座 | N/A | ARDUINO_Bottom.stl | 1 |
| 3D打印Arduino外壳顶盖 | N/A | ARDUINO_Top.stl | 1 |
| 3D打印电缆夹左件 | N/A | CLIP_L.stl | 18 |
| 3D打印电缆夹螺母 | N/A | CLIP_Nut.stl | 18 |
| 3D打印电缆夹右件 | N/A | CLIP_R.stl | 18 |
| 3D打印舔舐测量仪瓶架 | N/A | LICKOMETER_Bottle Holder.stl | 19 |
| 3D打印舔舐测量仪电缆保护左件 | N/A | LICKOMETER_Cable Protector_L.stl | 6 |
| 3D打印舔舐测量仪电缆保护右件 | N/A | LICKOMETER_Cable Protector_R.stl | 12 |
| 3D打印舔舐测量仪字母标识 | N/A | LICKOMETER_Letters.stl | 19 |
| 3D打印安装螺钉 | N/A | Mount Screw.stl | 4 |
| 3D打印传感器外壳A底座 | N/A | SENSOR_A_Bottom.stl | 1 |
| 3D打印传感器外壳A顶盖 | N/A | SENSOR_A_Top.stl | 1 |
| 3D打印传感器外壳B底座 | N/A | SENSOR_B_Bottom.stl | 1 |
| 3D打印传感器外壳B顶盖 | N/A | SENSOR_B_Top.stl | 1 |
| 3D打印传感器外壳C底座 | N/A | SENSOR_C_Bottom.stl | 1 |
| 3D打印传感器外壳C顶盖 | N/A | SENSOR_B_Top.stl | 1 |
| 3D打印传感器外壳字母标识 | N/A | SENSOR_Letters.stl | 1 |
| 3D打印饮水管阻挡器 | N/A | SIPPER_Blocker.stl | 36 |
| 3D打印饮水管阻挡器底座 | N/A | SIPPER_Base.stl | 18 |
| 3D打印饮水管阻挡器齿轮 | N/A | SIPPER_Gear.stl | 18 |
| 3D打印饮水管阻挡器螺母 | N/A | SIPPER_Nut.stl | 18 |
| 3D打印饮水管阻挡器蜗杆 | N/A | SIPPER_Worm.stl | 18 |
| 激光切割舔舐测量仪亚克力面板 | N/A | LICKOMETER_Acrylic Panel_Sketch.dxf | 19 |
参考文献
- GBD 2016 Alcohol Collaborators. Alcohol use and burden for 195 countries and territories, 1990-2016: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2016. Lancet. 392 (10152), 1015-1035 (2018).
- Fillmore, K. M., Stockwell, T., Chikritzhs, T., Bostrom, A., Kerr, W.
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