Operante Sensation Seeking in der Maus

Zusammenfassung

In diesem Protokoll beschreiben wir eine Methode der operanten Lernen mit Sinnesreizen als Verstärker in der Maus. Es erfordert keine vorherige Schulung oder Lebensmittel Beschränkung, und es erlaubt das Studium der motiviertes Verhalten ohne den Einsatz eines pharmakologischen oder natürliche Verstärker wie Essen.

Zusammenfassung

Operante Methoden sind leistungsfähige Verhaltenswerkzeuge zur Untersuchung motivierten Verhaltens. Diese „Selbstapplikations“-Methoden werden aufgrund ihrer hohen Konstruktvalidität in der Suchtforschung umfassend eingesetzt. Operante Studien bieten Forschern ein Instrument für die präklinische Untersuchung verschiedener Aspekte des Suchtprozesses. Beispielsweise können Mechanismen der akuten Verstärkung (sowohl durch Drogen als auch nicht-drogige Reize) mithilfe pharmakologischer oder genetischer Werkzeuge getestet werden, um die Fähigkeit eines molekularen Zielmoleküls zu bestimmen, das Selbstapplikationsverhalten zu beeinflussen^1-6. Außerdem kann das Verlangen nach Drogen oder Nahrung auch ohne den primären Verstärker untersucht werden, und die Fähigkeit pharmakologischer Substanzen, diesen Prozess zu stören, stellt ein präklinisches Modell für die Entdeckung molekularer Zielstrukturen und Verbindungen dar, die möglicherweise zur Behandlung der Sucht nützlich sein könnten^3,7-9. Ein Problem bei intravenösen Selbstapplikationsstudien an Mäusen ist die technische Schwierigkeit, die Katheterpatenz aufrechtzuerhalten. Die Ausschussraten in diesen Experimenten sind hoch und können 40 % oder mehr erreichen^10-15. Ein weiteres allgemeines Problem bei der Drogen-Selbstapplikation besteht darin, welche pharmakologisch induzierten Wirkungen des Verstärkers bestimmte Verhaltensweisen hervorrufen. Beispielsweise können die messbaren verstärkenden und neurologischen Effekte von Psychostimulanzien durch deren psychomotorische Effekte verfälscht werden. Operante Methoden, die auf Nahrung als Verstärker setzen, können diese Fallstricke vermeiden, obwohl ihre Anwendbarkeit in der Drogensucht-Forschung dadurch eingeschränkt ist, dass einige Manipulationen, die die Drogen-Selbstapplikation verändern, nur minimale Auswirkungen auf die Nahrungsaufnahme haben. Beispielsweise verringern Läsionen des mesolimbischen Dopaminsystems oder der Knockout des D1-Dopaminrezeptors die Kokain-Selbstapplikation, ohne signifikante Auswirkungen auf die Nahrungsaufnahme zu haben^12,16.

Sinnesreize wurden aufgrund ihrer Fähigkeit beschrieben, operante Reaktionen als primäre Verstärker zu unterstützen (d. h. nicht konditionierte Verstärker)^17–22. Akustische und visuelle Reize werden von mehreren Arten selbst verabreicht^18,21,23, obwohl überraschend wenig über die neuronalen Mechanismen bekannt ist, die dieser Verstärkung zugrunde liegen. Das Modell des operanten Sinnessuchverhaltens (OSS) ist ein robustes Modell, um die Selbstverabreichung sensorischer Reize bei der Maus zu untersuchen und ermöglicht die Erforschung neuronaler Mechanismen, die bei der sensorischen Verstärkung wichtig sind²⁴. Ein zusätzlicher Vorteil des OSS-Modells ist die Möglichkeit, mutierte Mäuse auf Unterschiede im operanten Verhalten zu testen, die für die Sucht relevant sein könnten. Wir berichteten, dass Dopamin-D1-Rezeptor-Knockout-Mäuse, die zuvor als defizitär in der Selbstverabreichung von Psychostimulanzien erwiesen wurden, ebenfalls versagen, OSS zu erlernen²⁴. Dies ist ein einzigartiger Befund, da diese Mäuse durchaus in der Lage sind, eine operante Aufgabe zu erlernen, wenn Nahrung als Verstärker verwendet wird. Obwohl operante Studien mit Nahrungsverstärkung nützlich sein können, um allgemeines motiviertes Verhalten und die Mechanismen der Nahrungsverstärkung zu untersuchen, sind diese Studien, wie oben erwähnt, in ihrer Anwendbarkeit auf die Erforschung molekularer Mechanismen der Drogensucht begrenzt. Daher könnte es ähnliche neuronale Substrate geben, die sensorische und psychostimulierende Verstärkung vermitteln, die sich von der Nahrungsverstärkung unterscheiden, was OSS zu einem besonders attraktiven Modell für die Untersuchung von Drogensuchtprozessen machen würde. Der Grad der Überschneidung zwischen anderen molekularen Zielstrukturen von OSS und Drogenverstärkern ist unklar, stellt jedoch ein Thema dar, das wir derzeit verfolgen. Während einige Aspekte der Sucht, wie Widerstand gegen Extinktion, mit OSS beobachtet werden können, haben wir festgestellt, dass eine Eskalation²⁵ in diesem Modell nicht auftritt²⁴. Interessanterweise werden bei der Selbstverabreichung von Saccharose eine Eskalation der Aufnahme und einige andere Aspekte der Sucht beobachtet²⁶. Wenn daher nicht-medikamentöse operante Verfahren zur Untersuchung suchtrelevanter Prozesse gewünscht sind, können Nahrungs- oder Sinnesverstärker gewählt werden, um am besten der jeweiligen Forschungsfrage gerecht zu werden.

Zusammenfassend bieten sowohl die orale Selbstverabreichung von Nahrung als auch das OSS beim Mausmodell den Vorteil, dass kein intravenöser Katheter erforderlich ist, was eine höhere Durchsatzkapazität zur Untersuchung der Wirkungen pharmakologischer oder genetischer Eingriffe in neuronale Zielstrukturen, die an der Motivation beteiligt sind, ermöglicht. Während die operante Testung unter Verwendung von Nahrung als Verstärker besonders nützlich für die Erforschung der Regulation der Nahrungsaufnahme ist, eignet sich das OSS besonders zur Untersuchung der Verstärkungsmechanismen sensorischer Reize und könnte breite Anwendbarkeit im Bereich der Neugierde und Sucht aufweisen.

Protokoll

1. Schreiben Programm operanten Test-Sessions laufen mit vielfältigen visuellen und auditiven Reizen als Verstärker

1. Für festen Verhältnis (FR) Sitzungen: make Sitzungen 1 Stunde lang mit Haus Licht und Lüfter eingeschaltet während der Sitzung. Für progressive Verhältnis Sitzungen, Sitzungen zu 2 Stunden lang. Haben beide Hebel für die Dauer der Sitzung und Gegengewicht, die Hebel als "aktiv" vs "inaktiv" ist über Tiere (Hebel-Zuweisung für jedes Tier ändert sich nie) erweitert.
2. Code des Programms in einer Weise, dass jeder Verstärker entsprechend der folgenden Parameter ist vielfältig:
   • jeder Verstärker verfügt über eine der folgenden Laufzeiten zufällig gewählt: 2, 4, 6 oder 8 Sekunden.
   • jeder Verstärker verfügt über eine der folgenden Stimulus-Lampe blinkt Raten zufällig gewählt: 0,625, 1,25, 2,5 oder 5 Hz, jeweils mit einem Tastverhältnis von 50%.
   • jeden Stimulus-Lampe blinkt nach dem Zufallsprinzip entweder auf der linken oder der rechten Seite der Kammer.
   • bieten eine akustische Impulse für die Dauer der Verstärker, die in unserem Labor, lösen wir eine Infusionspumpe, die klingen ca. 3 dB bietet über die Geräuschkulisse in der Kammer.
3. Code des Programms auf die folgenden Werte in Echtzeit-Anzeige: 1. Anzahl der aktiven Hebel drückt, 2. Anzahl der inaktiven Hebel drückt, 3. Anzahl der Verstärker, 4. Time (in 0,1 Sekunden-Schritten).

2. Handle Tiere (3 Tage-Verfahren)

1. Nach Akklimatisierung an die Tierhaltung, beginnen mit den Tieren umgehen. Dies wird gewöhnen sich die Tiere werden abgeholt und transportiert werden.
2. Starten Sie, indem behandschuhten Hände in den Käfig und ließ sie sitzen für 90 sek. Wenn jede Maus hat nicht die Hände in dieser Zeit untersucht, sanft bewegen Hände zu Mäusen und warten für jeden zu schnuppern und / oder kontaktieren Sie Ihre Hände, bevor Sie fortfahren.
3. Vorsichtig holen jeder Maus einen nach dem anderen durch die Basis des Schwanzes und legen Sie es auf der Hand, schnell heben ihn auf und brachte es wieder nach unten, damit die Maus, um zu Fuß von der Hand in den Käfig zurück.
4. Wiederholen Sie für jede Maus 5-10 mal, je nach Verhalten der Maus. Die letzte Zeit dies geschehen ist, halten Sie die Maustaste hoch (mit ihm stehend auf der Hand) für einen bestimmten Zeitraum, je nach Tag. Tag 1: 5 sec, Tag 2: 10 sec, Tag 3: 15 sek. Stellen Sie sicher, dass jede Maus dieses Kriterium erfüllt für den Tag. Am Tag 1, die Handschuhe wechseln zwischen den Käfigen.
5. Beginnend am Tag 2, Schlaganfall den Rücken des Tieres, während sich die Maus auf der Hand. Auch am Tag 2, beginnen mit einem Gewicht der Tiere täglich. Mark jedes Tier den Schwanz mit einem Sharpie zu unterwerfen angibt.
6. Wenn Injektionen während des Experiments gegeben wird, beginnen gewöhnen Mäusen Injektionen am Tag 2. Dies sollte geschehen, nachdem alle Mäuse im Käfig haben gehandhabt worden und erfüllt das Kriterium für den Tag sein.

3. Saubere und Prüfmittel

1. Wash Bodenwanne mit heißem Wasser.
2. Saubere operante Kammer Wände und Böden mit 30% Ethanol.
3. Führen Sie einen Test-Programm, das auf Haus Licht, Ventilator und Stimulus Licht dreht, erstreckt Hebel, und Aufzeichnungen Hebelpressen.
4. Stellen Sie sicher, dass alle Lichter und die Fans sind richtig funktioniert und das Programm testen, um sicherzustellen, dass alle Hebel drückt aufgezeichnet werden.
5. Saubere Hebel mit 30% Ethanol.

4. Führen operanten Sitzung (Sitzungen sollten 5-6 Tage / Woche zur gleichen Zeit des Tages)

1. Wiegen jeder Maus.
2. Laden Sie das Programm in jeder Kammer und kommentieren das Experiment entsprechend. Die aktive Hebel sollte zwischen Tieren (dh die aktive Hebel ist, um den linken Hebel für die Hälfte der Mäuse zugeordnet, der rechte Hebel ist für die andere Hälfte aktiv) ausgeglichen werden, sondern die aktive Hebel Seite ändert sich nie wieder mit der Maus eine Maus wurde zugewiesen.
3. Transport jeder Maus, die benannte Kammer, in der Nähe der Kammer, und starten Sie die Sitzung.
4. Nach der Sitzung endet, umgehend entfernen Sie die Maus und re-mark den Schwanz.
5. Reinigen Sie Kammern wie in Abschnitt 3 beschrieben.
6. Analysieren von Daten für die Anzahl der aktiven und inaktiven Hebel drückt. Anzahl der Verstärker und / oder Hebel Genauigkeit (% aktiv Hebelpressen) können ebenfalls gemeldet werden. Wenn Mäuse gehen, um für die Wirkung einer Behandlung auf OSS geprüft werden, sicherzustellen, dass alle Mäuse getestet werden müssen Akquisition Kriterien erfüllt (z. B.> 20 aktive Hebelpressen und> 65% aktive Hebelpressen für drei letzten FR-1-Sessions ) vor Beginn der Behandlung.
7. Nach Erwerb der FR-1 reagiert, den Zeitplan für die Verstärkung verändert werden kann (zum Beispiel einen höheren festen Verhältnis, progressive Verhältnis, random-Verhältnis, etc.) sein.

5. Repräsentative Ergebnisse

Ein Beispiel für OSS Erwerb von männlichen C57BL/6J-Mäuse ist in Abbildung 1 (reproduziert aus ²³⁾ gezeigt. Kontrollmäuse unterzog identischen Bedingungen, außer, dass der Hebel drückt auf beiden Hebel hatte keine KonsequenzenSequenz. Eine weitere Gruppe von Mäusen ist in Abbildung 2 dargestellt. In diesem Experiment erhielt eine Gruppe von Mäusen OSS Verstärkung, während die andere Gruppe erhielt Verstärkung durch Essen. Wir haben festgestellt, dass unter den Bedingungen der ad libitum Zugang zu Nahrung, sowohl feste als auch progressive Verhältnis reagiert ähnlich zwischen OSS und die Reaktion für 10% sicher (Abb. 2, A und B) sind. Dies ermöglicht eine effektive Vergleiche von einer Manipulation an zwei verschiedenen Typen Verstärkung (sensorische und Nahrungsmittel), dass potenzielle verwechselt, die sich aus Hunger Staat oder Unterschiede in der Rücklaufquote vermeidet.

Abbildung 1:. Lever Pressen von OSS-Mäusen und Kontrollen OSS Mäuse erhielten vielfältige visuelle und auditive Reize nach jedem aktiven Hebel zu drücken (FR-1 Zeitplan der Bewehrung), während inaktive Hebelpressen hatte keine Konsequenz. Kontrollmäuse unterzog den gleichen Bedingungen, aber es gab keine Folge der Sie entweder den Hebel (Hebel 1 und 2 bezeichnet und sind ausgeglichen über Tiere in der gleichen Weise, dass aktive und inaktive Hebel für OSS-Mäuse sind ausgeglichen). Aktive Hebel drücken von OSS-Mäusen war relativ erhöht, um inaktive Hebel drücken (* p <0,05, ** p <0,01) und unverstärkten Hebel drücken durch Kontrollen (n = 7 8, $ p <0,05, $ $ p <0,01 ). Abbildung reproduziert aus ^23.

Abbildung 2:. Lever Pressen von OSS-Mäuse und Mäuse reagieren nach Nahrung A.) Mäuse reagierten auf einen FR-1 Zeitplan der Bewehrung für OSS Reize oder Lebensmittel Verstärker (10% sicher). Alle Mäuse hatten ad libidum Zugang zu Nahrung für die Dauer der Experimente. B.) Nach FR-1-Sessions wurden die Mäuse zu einer fortschreitenden Ratio (PR) Zeitplan für die Verstärkung für 5 Tage fortgeschritten. Die Daten repräsentieren die Mittel der Werte aus den Tagen vier und fünf für jedes Tier. Die endgültige Verhältnis abgeschlossen ist auf der rechten Y-Achse gemeldet und bezieht sich auf die Anzahl der Antworten erforderlich, um die entsprechenden Verstärker (dh 30 Antworten sind erforderlich, um die 10 ^th Verstärker, nachdem zuvor verdiente neun Verstärker zu erhalten) zu erhalten.

Diskussion

Operante sensation seeking ist eine sinnvolle Alternative zu intravenösen Drogenkonsum Selbstverwaltung, wenn die Maus das Tier der Wahl ist. Die Tatsache, dass weder Operation noch Katheter Wartung erforderlich ist, ist vorteilhaft, da diese erhebliche technische Hürden bei der Maus. OSS ist auch attraktiv, weil es die Messung werden Aspekte der Verstärkung unterscheiden sich von anderen natürlichen Verstärker wie Essen.

Es ist nützlich zu beachten, dass Verhaltensmaßnahmen bei der Maus kan...

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Testpaket zur Untersuchung der Drogen-Selbstapplikation bei Mäusen: extra breite Kammer und einziehbare Hebel	Med Associates, Inc.	MED-307W-CT-D1	Die Hebel sind äußerst empfindlich (benötigen ca. 2 Gramm Kraft) und 2,2 cm über dem Boden angebracht. Gelbe Stimulationslampen befinden sich 2 cm über jedem Hebel.
Schnittstellen- und Softwarepaket	Med Associates, Inc.	MED-SYST-16	Dieses Paket ist für bis zu 16 Kammern geeignet.