2017年1月29日
本方案描述了一种新颖且高效的方法,可快速诱导大鼠对乙醇产生操作性反应;与标准方法不同,该方法无需通过限水或逐步减少糖精/蔗糖浓度来启动反应。
本方案的总体目标是采用一种对实验人员便捷的方法,快速启动大鼠对酒精的操作性反应,且与标准方法不同,该方法无需进行水分剥夺或使用糖精-蔗糖渐退。因此,该方法是研究大鼠酒精寻求行为中酒精奖赏的神经生物学和神经药理学关键问题的有力工具。该技术的主要优势在于,无需通过糖精-蔗糖渐退即可启动大鼠对酒精的反应。
首先排除在乙醇自我给药实验程序中使用甜味剂可能带来的不利影响。本实验中,选取体重为200至225克的雄性Wistar大鼠。
根据实验设计的需要,将动物单独或两只合养。将动物群维持在12小时光照-12小时黑暗的反转循环周期中,并控制温度与湿度,实验在黑暗阶段进行。每周称量动物体重,并在开始实验前让动物至少适应环境一周。
不要限制大鼠对食物和水的获取。条件反射训练中无需进行限制。所有行为训练均应在相同尺寸的操作箱内进行,箱内配备电击网格和废物托盘。
实验箱必须安装在带有通风装置的隔音箱内。每个实验箱应配备刺激光源、注射泵和两个可伸缩杠杆。液杯容器应位于两侧水平位置。
每个实验舱应通过计算机接口实现自动控制。根据需要使用该软件设置操作性条件反射程序。例如,执行以下命令。
伸出两个操纵杆,用于标记实验会话的开始并提示酒精的可获取性。当按压乙醇操纵杆时,向相邻的饮水孔中输送 100 微升 20% 乙醇,并进入五秒的时间暂停期。通过点亮操纵杆上方的提示灯来指示时间暂停状态。
另一个杠杆被按压时无任何预设后果,用于作为非特异性行为的对照。即使在暂停期间,也需记录大鼠对杠杆的使用情况,尽管此时按压杠杆对大鼠无任何后果。30 分钟后,收回两个杠杆,以表示该实验阶段结束。
将由95%乙醇和自来水配制的乙醇溶液装入注射器中。排出溶液时避免向输液管路中引入气泡。手动确认溶液的流动情况。
务必手动测试设备。每次开始实验前,也务必干燥溶液接收室。在开始实验之前,加载软件控制程序,并确保所有部件正常运行。
将大鼠用运输笼转移至测试室,并将每只大鼠分配至一个独立的测试舱。测试室的温度和湿度应与动物饲养室保持一致。每次实验均应在相同的时间段,以相同的方式将大鼠放入各自的测试舱内。
然后启动软件以开始实验。实验结束后,将大鼠送回动物房,并使用消毒剂清洁操作条件反射箱。每日进行实验,每周五至六次。
每次训练结束后,计算主动杠杆按压次数、非主动杠杆按压次数和酒精奖赏次数的平均值。当连续三次训练中奖赏次数的波动不超过15%时,表明动物行为表现已趋于稳定。对于达到稳定基线的大鼠,可进行进一步干预。一种可能的干预方式是评估其对乙醇奖赏的动机水平。
为此,采用递增比率程序。将实验箱设置为最初按压一次杠杆即可获得一个单位的酒精,但在每次给予酒精强化物后,逐渐增加获得下一次酒精强化物所需的按压次数。每只动物最终都会达到一个断点,即获得最后一次强化物前所完成的按压次数。
已使用获批的酒精依赖治疗药物纳曲酮对该模型的预测效度进行了评估。事实上,已证实该模型具有预测效度,因此可用于评估新的候选药物。实验初期,在每次实验开始前30分钟,先向大鼠注射生理盐水,以使其适应注射操作。
分析各次实验结果,当最近两次实验的奖励次数差异在15%或更小时,继续下一步操作。随后,将纳洛酮溶于生理盐水中,调节pH至中性后给予。不同处理组之间以及未处理对照组的测试顺序应随机化。
在给药间隔期间,让每只大鼠仅接受生理盐水暴露,经历两个无干预的正常实验阶段。该过程作为清洗期,使大鼠的状态重置。重复测试,直至最终每只条件化大鼠均依次接受每种处理水平各一次,以及对照处理一次。
分析数据后,可选择最有效的剂量用于动物的递增比率测试。根据所述方案,来自八个不同群组的239只大鼠经过训练后,无需限水或蔗糖淡化即可实现酒精自我给药。大鼠在首次训练中迅速开始压杆行为,并获得超过10次的奖赏。
最终,大鼠获得了稳定的反应率,在每次半小时的实验中大约获得24次奖励。一种经美国食品药品监督管理局(FDA)批准的药物纳曲酮在三种浓度下进行了测试。正如预期,纳曲酮处理以剂量依赖的方式减少了酒精的自我给药行为,为本实验方案提供了重要的药理学验证。
同样如预期所示,纳洛酮在递增比率程序下降低了大鼠对酒精的动机,表现为断点指标的下降。观看本视频后,您应能够很好地掌握如何在无需使用饮水剥夺或糖精-蔗糖渐退程序的情况下,快速建立大鼠对乙醇的操作性反应。通过该方案,大鼠约在两周内即可形成稳定的自我给药行为,达到具有药理学意义的血液酒精浓度。
在进行该操作时,必须尽可能保持每日条件的一致性。此外,从第一次强化反应开始,必须准确地将乙醇递送至接收容器中,因为任何功能异常都可能改变或延迟乙醇自我给药的获得。完成该操作后,可开展其他实验,以研究酒精寻求与摄入的神经基础。
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本方案描述了一种无需饮水剥夺或甜味剂递减即可快速诱导大鼠对酒精产生操作性反应的新方法。该方法有利于研究酒精奖赏的神经生物学机制。
该方法能够在不进行限水或逐步去除甜味剂的情况下,快速启动大鼠对乙醇的自我给药行为,从而减少酒精奖赏研究中的混杂变量。该方法支持对靶向酒精依赖机制的药理学药物进行高效评估。该策略提高了临床前治疗候选药物筛选的预测效度。
该方法可整合到酒精使用障碍研究的早期发现工作流程中,用于假设验证和先导化合物的鉴定。