Methodenartikel

Pavlovian Trainings konditionierten Ansatz bei Ratten

DOI:

10.3791/53580

⸱

4. Februar 2016

 , 
1Neuroscience Graduate Program, University of Michigan, 2Department of Psychiatry, University of Michigan

In diesem Artikel

Zusammenfassung

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

Hier stellen wir ein Protokoll vor, um das Pawlowsche konditionierte Annäherungsverhalten bei Ratten hervorzurufen. Dieses Verfahren kann verwendet werden, um individuelle Unterschiede in der Tendenz zur Annäherung an Belohnungsreize zu messen und Anreizsalienz zuzuschreiben und die Suchtvulnerabilität zu untersuchen.

Zusammenfassung

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

Hinweise, die bedingt sind gepaart mit unbedingten, lohnende Reize können lohnende Eigenschaften sich durch ein Verfahren, wie die Zuweisung von Aufmerksamkeitszuwendung, oder die Umwandlung der neutralen Reize in attraktiver ", wollte der Lage, das Verhalten der Reize bekannt erwerben motivieren. Pawlowschen bedingten Annäherung (PCA) entwickelt sich nach der Antwort unabhängige Darstellung eines konditionierten Reiz (CS, zB ein Hebel), die die Lieferung einer unbedingten Reiz (US, zB ein Lebensmittel-Pellet) prognostiziert für die Messung Aufmerksamkeitszuwendung und kann während des Trainings drei Muster. konditionierter Reaktionen (CR) können sich bilden:. sign-Tracking-Verhalten (CS-gerichtet CR), Ziel-Tracking-Verhalten (US-gerichtet CR) und eine Zwischenantwort (beide CR) Zeichen-trackers Attribut Aufmerksamkeitszuwendung zu belohnen bezogene und Hinweise sind anfälliger für Cue-induzierte Wiedereinsetzung von Drogen-sucht sowie andere suchtbezogenen Verhaltensweisen, so dass PCA einen Topfentially wertvolle Verfahren zur Sucht Verwundbarkeit zu studieren. Hier beschreiben wir Materialien und Methoden zur PCA Verhalten von Ratten hervorzurufen sowie analysieren und PCA Verhalten in einzelnen Experimenten deuten.

Einleitung

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

Der Übergang von Drogenkonsum Sucht beinhaltet komplexe Interaktionen zwischen Pavlovian und Instrumentallern 1,2. Während Drogenkonsum und Drogensucht Verhaltensweisen, Handlungen und Ergebnisse werden durch instrumentelle Prozesse gelernt; aber die Beziehungen zwischen Stimuli (zB drogenbedingten Cues) und Belohnungen werden auch durch Pavlovian Prozesse gelernt. Pavlovian Cues erwerben Vorhersagewert, aber sie können auch Anreiz Motivationswert 3, wobei sie sich attraktiv, wünschenswert und in der Lage zu fördern und aufrechtzuerhalten Lohn-seeking Verhalten 4 erwerben.

Viele Verfahren Belohnung Untersuchung bei Tieren zu lernen, aber es nicht zulässig, die Herauslösung von Predictive gegen Anreiz motivierende Lern. In Medikament Selbstverwaltung Verfahren, zum Beispiel, werden die beiden Instrumental und Pavlovian Eventualitäten typischerweise verwendet, so dass Ratten lernen eine Aktion (zB Nasen poki durchzuführenng, Hebelpressen, etc.), um ein Ergebnis (dh intravenösen Drogen Infusion) zu empfangen. Die lohnende Ergebnis ist auch mit Pavlovian Reize (zB Beleuchtung einer Nase-Sack-Port, Cue Licht Präsentationen, Sound der Infusionspumpe, interozeptiven Gefühl der Flüssigkeitsabgabe in die Blutbahn, etc.) gepaart. Oft ist unklar, in diesen Verfahren, ob Hinweise zielgerichtet sind unterstützende Maßnahmen allein aufgrund ihrer vorausschauende Beziehung mit der Belohnung, oder ob Hinweise Anreiz Motivations Eigenschaften ihrer eigenen erworben haben.

Um den Anreiz Motivationswert aus dem Vorhersagewert von Pavlovian Reize zu experimentell isolieren, nutzt unser Labor einen Pawlowschen bedingten Annäherung (PCA) Verfahren um Ratten zu identifizieren, die Aufmerksamkeitszuwendung Attribut zu belohnen bezogene Hinweise. Während einer Trainingseinheit, eine konditionierte Stimulus (CS, zB ein Hebel) Antwort-unabhängig prognostiziert die delivGewinnung eines unbedingten Reiz (US, zB ein Lebensmittel-Pellet). Im Laufe von mehreren Trainingseinheiten, drei Phänotypen zu entwickeln: sign-Tracking (CS-gerichtet konditionierte Reaktion [CR]), Ziel-Tracking (US-gerichtet CR) und eine Zwischenantwort (beide CR). Für Ziel-trackers (GTS), wird die CS als Prädiktor für Belohnung Lieferung verwendet wird; jedoch für Zeichen-trackers (STS), wird die CS mit Aufmerksamkeitszuwendung zugeschrieben, attraktiv und begehrenswert zu werden. In diesem Beitrag erläutern wir die Ausrüstung, Konfiguration und Datenverarbeitung notwendig, um eine PCA-Verfahren durchzuführen. die vermeintlichen Nutzen der PCA Verfahren bei der Untersuchung von Sucht und anderen neuropsychiatrischen Störungen Darüber hinaus bieten wir repräsentative Ergebnisse von PCA Ausbildung, wichtige experimentelle Überlegungen skizzieren und diskutieren.

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Protokoll

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

(; University of Michigan, Ann Arbor, MI UCUCA) Alle Verfahren wurden von der Universität Ausschuss für die Nutzung und Pflege von Tieren zugelassen.

1. Ausrüstung und Software

  1. Erhalten kommerziellen operanten Kammern und Geräte. Siehe Werkstoff-Tabelle.
  2. Verhaltenstraining in Rattenoperanten Konditionierung Kammern (24,1 cm Breite × 20,5 cm Tiefe x 29,2 cm Höhe), im schalldämpfenden Gehäuse mit Lüfter Umgebungsgeräusche zu liefern.
  3. Anlegen jede Kammer mit einem Pellet-Magazin (Behälter), zentral gelegen in der 21,6 cm breiten Vorderwand der operante Kammer 3 cm über dem Edelstahlgitterboden. Stellen Sie sicher, dass das Pellet-Magazin enthält eine Infrarot-Sensor, der zum Erfassen Kopf Einträge in das Gerät geeignet ist.
  4. Schließen Sie das Pellet-Magazin zu einem Pellet Spender, die Bananengeschmack Futterpellets (45 mg) liefert.
  5. In einer ausgeglichen Weise Stellung eines versenkbaren lever (CS) ungefähr 2,5 cm auf jeder Seite des Pellets Aufnahme (links oder rechts) 3 cm oberhalb der Edelstahlgitterboden.
  6. Stellen Sie sicher, dass der Hebel in ihm einen LED-Cue-Licht enthält die erweiterte Hebel optisch auffällig zu machen.
  7. Wenn eine einziehbare Hebel, um den Hebel zu kalibrieren, indem ein 10 g Kalibriergewicht auf der Oberseite des Hebels platzieren und dann Einstellen der Kalibrierungsschraube (befindet sich auf der Oberseite des Gerätes) mit einem Sechskantschraubenschlüssel, bis das Gewicht allein ist in der Lage zu unterdrücken der Hebel.
  8. Anlegen ein rotes Haus-Licht an der Oberseite der Kammer an der Wand gegenüber dem Magazinaufnahme.
    Hinweis: Ein rotes Haus Licht verwendet, um die Auffälligkeit des beleuchteten Hebel zu erhöhen.

2. PCA Trainings

  1. Pair-Haus erwachsenen männlichen Sprague Dawley-Ratten (250-300 g) bei der Ankunft und sie für mindestens zwei Tage im Gehäuse Kolonie ungestört lassen, die auf einem 12 Stunden Licht / Dunkel-Zyklus gehalten wird.
  2. Griff sanft each Ratten für mindestens 1 min pro Tag für zwei Tage, um die Ratten an menschlichen Kontakt zu akklimatisieren. Geben Ratten ad libitum Zugang zu Futter und Wasser in das Gehäuse Kolonie.
  3. Machen Ratten mit den Bananengeschmack Futterpellets, indem Futterpellets in ihre Käfige (ca. 15 Pellets pro Ratte) für zwei Tage, beginnend 3 Tage vor der PCA-Training.
    Anmerkung: Falls Ratten paaruntergebracht sind, ist es nützlich, die Pellets gleichmäßig auf beiden Seiten des Heimkäfig zu unterteilen.
  4. Vortraining Programm
    Hinweis: Alle unsere Programmierung erfolgt MEDState Notation (z Med Associates, Software) und das Handbuch ist online verfügbar (mednr.com/pdf/doc003_MedPCProgramr.pdf). Die Programme werden als unformatierte Textdokumente geschrieben (zB ASCII oder DOS-Text) mit MedState Notation, mit der richtigen Erweiterung gespeichert (dh, [Dateiname] .mpc), dann übersetzt mit dem MED-PC-Programm, Trans IV. Alle diese Schritte werden in größerem Detail in dem oben erwähnten Pro vorgesehenProgrammierhandbuch.
    1. Erstellen Sie ein Programm, das Vortraining fünfzig Futterpellets auf eine variable Zeit (VT) 30 sec Zeitplan 5 Minuten nach dem Start des Programms liefert (dh eine Futterpellet durchschnittlich alle 30 Sekunden geliefert wird, aber die tatsächliche Lieferung variiert zufällig zwischen 0- 60 sec).
    2. Schreiben Sie die Vortraining Programm, so dass das rote Haus Licht eingeschaltet, aber der Hebel bleibt für die Dauer des (ca. 25 min) Programm zurückgezogen.
    3. Führen Vortraining und alle nachfolgenden Experimente während des Lichtzyklus.
    4. Einen Tag vor der PCA Ausbildung, platzieren Sie jede Ratte in eine operante Kammer, schließen und verriegeln Sie die Kammertür, und schließen Sie die schalldämpfenden Schranktür.
    5. Starten Sie die Vortraining Programm so schnell wie möglich nach jeder Ratte in seiner Kammer platzieren.
    6. Entfernen Sie jede Ratte aus seiner Kammer so bald wie möglich, nachdem das Programm beendet.
    7. Nehmen die Anzahl der Pellets verbraucht und schließen Ratten, die nicht verbrauchen alle derPellets aus weiteren Versuchen.
  5. Erstellen Sie eine PCA-Trainingsprogramm, das 25 Studien in etwa 40 min liefert, beginnend 1 min nach dem Start des Programms.
    1. Schreiben Sie das Programm so, dass bei jedem Versuch der Hebel in die Kammer und beleuchtet für 8 Sekunden verlängert wird.
    2. Programm Hebel Zurückziehen werden, unmittelbar gefolgt von der Reaktion unabhängige Abgabe von einem Futterpellet in die Pellet-Magazin.
    3. Trennen Sie die Testversion auf eine Sekunde Zeitplan 90 VT (dh Hebelverlängerung und nachfolgende Futterpellet Lieferung erfolgt im Durchschnitt alle 90 Sekunden, aber die tatsächliche Lieferung variiert zufällig zwischen 30-150 sec).
    4. Platzieren Sie jede Ratte in eine Klimakammer, in der Nähe und die Kammertür verriegeln, und schließen Sie die schalldämpfenden Schranktür.
    5. Starten Sie die PCA Ausbildung so bald wie möglich nach jeder Ratte in seiner Kammer platzieren.
    6. Entfernen Sie jede Ratte aus seiner Kammer so bald wie möglich, nachdem das Programm beendet.
    7. Exclude Ratten, die alle der Pellets von der weiteren Prüfung nicht verbrauchen.

3. Datenverarbeitung

  1. Übertragen Ausgabeinformationen in eine Tabelle (zum Beispiel ein Tabellenkalkulationsdokument).
  2. Profil erstellen, die Informationen extrahiert Identifizierung (vorbehaltlich Nummer, Startdatum, Startzeit, und Box-Nummer) sowie Ausgangsinformationen (Anzahl und Latenz von Hebelpressen und Magazin Einträge).
    Anmerkung: Bei den Versuchen, nicht-CS Magazin Einträge werden auch durch das Profil extrahiert. Definieren Sie nicht-CS-Magazin Einträge als Einträge in das Magazin, die außerhalb des 8 Sek CS Periode auftreten und während der VT 90 sec (dh 60-120 sec) Zeitraum, in dem der Hebel nicht verlängert wird.
  3. Die Daten weiterverarbeiten, indem die Hebelpresse und Zeitschriften Eintrag Latenzen bei 8 Sek Capping (dh die Dauer von CS-Präsentation). Dies kann in Tabellenkalkulation durch die IF-Funktion erreicht werden: IF (X> 8,8, X).
  4. berechnen Notenfür Antwort Bias (dh Gesamtzahl der Hebelpressen und Magazin-Einträge für eine Sitzung; [Hebelpressen - Magazin Einträge] / [Hebelpressen + Magazin Einträge]), Latenz Punktzahl (dh durchschnittliche Latenzzeit einen Hebel drücken oder Zeitschrift Eintrag durchzuführen während einer Sitzung; [Magazin Eintrag Latenz - Hebelpresse Latenz] / 8), und die Wahrscheinlichkeit Differenz (dh Anteil der Hebelpressen oder Zeitschrift Einträge; [Hebelpresse Wahrscheinlichkeit - Magazin Eintrag Wahrscheinlichkeit]) 5.
    Hinweis: Bei diesen Formeln sollten alle Noten zwischen 1,0 und -1,0 liegen.
  5. Berechnen eines PCA Indexwert für jede Ratte durch ihre Antworttendenz, Latenz-Score von durchschnittlich und Wahrscheinlichkeitsdifferenz innerhalb jeder einzelnen Sitzung.
    Hinweis: Die PCA Indexwert sollte im Bereich zwischen 1,0 und -1,0.

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Ergebnisse

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Wir haben festgestellt, dass 5-7 täglichen Sitzungen von PCA Ausbildung Phänotyp Ratten als STs ausreicht, GTs und Zwischen Responder (IRS), obwohl Ratten weiter trainiert werden, basierend auf den Anforderungen einer bestimmten Labor oder Experiment. Phänotypisierung basiert auf PCA Indexwerte, die durch Mittelung der Reaktion Vorspannung Latenz Punktzahl berechnet werden, und Wahrscheinlichkeitsdifferenz von Einzelsitzungen wie zuvor in dem Protokoll beschrieben. Phänotypen werden durc...

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Diskussion

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PCA Training kann verwendet werden, um individuelle Unterschiede in der Tendenz zu bestimmen Aufmerksamkeitszuwendung auf Anlage Hinweise zuzuschreiben, die argumentiert, wurde ein wichtiger Bestandteil der Suchtanfälligkeit sein. Zum Beispiel hat es bisher gezeigt, dass STs Aufmerksamkeitszuwendung auf beide Food and Drug Hinweise 6 und sowohl Lebensmittel- und drogenbedingten Signale aktivieren ähnliche Hirnregionen innerhalb eines amygdalo-Striatum-Thalamus-Kreislauf-Attribut in STs 7. Darüber h...

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Offenlegungen

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

Die Autoren haben nichts offenzulegen.

Danksagungen

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

Diese Arbeit wurde von der Abteilung für Psychiatrie der Universität von Michigan (U032826; JDM), das National Institute on Drug Abuse (NIDA; K08 DA037912-01; JDM) und dem National Defense Science and Engineering Graduate (NDSEG) Fellowship (CJF) des Verteidigungsministeriums (Department of Defense (DoD).

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Modulare Standard-Operantenprüfkammer mit modifiziertem Deckel für RatMed Associates, Inc.Das ENV-008CTTop verfügt über einen Zugangsschlitz für die Verabreichung von Medikamenten oder andere Gurtsysteme; wird mit ENV-008CTC (Cover Insert) für den Zugangsschlitz geliefert
Expandierte PVC-SchalldämpfungskabineMed Associates, Inc.ENV-022V
PCI-Betriebspaket für bis zu sechzehn KammernMed Associates, Inc.MED-SYST-16Basierend auf der Anzahl der operanten Kammern ist MED-SYST-8 (PCI Operating Package for up to Eight Chambers) auch erhältlich
SmartCtrlMed Associates, Inc.DIG-716P2
Universalkabel, 25" Festbrenne; (7,6 m)Med Associates, Inc.SG-210CBJe nach individuellem Bedarf wird SG-210CB-50 (Universalkabel, 50″ [15,2 m]) ist auch
verfügbar 18″ (45,7 cm) 3-poliger Mini-MolexMed Associates, Inc.SG-216AJe nach individuellem Bedarf wird SG-216A-2 (2& prime; [61,0 cm] 3-Pin Mini-Molex) ist ebenfalls erhältlich
Netzkabel, 25& prime; (7.6 m)  Med Associates, Inc.SG-210CP-25
Edelstahl-Gitterboden für RatMed Associates, Inc.ENV-005Je nach Vorliebe ist auch ENV-005A (Edelstahl-Gitterboden für Maus) erhältlich 
Wiederverwendbarer Abfall PanMed Associates, Inc.ENV-007-P3
Füllplattenpaket für modulare StandardprüfkammerMed Associates, Inc.ENV-008-FP
Modularer Pelletspender für Ratten, 45 mgMed Associates, Inc.ENV-203M-45
Pelletbehälter, TrogtypMed Associates, Inc.ENV-200R2MJe nach Vorliebe ist auch ENV-200R1M (Pelletaufnahme, Bechertyp) erhältlich.
Einziehbarer HebelMed Associates, Inc.ENV-112CMKalibriert auf 25 g; muss vor dem Pawlowschen konditionierten Anflugtraining auf 10 g eingestellt werden
Einziehbares Hebelqueue LightMed Associates, Inc.ENV-112CML
Hausleuchte für RatMed Associates, Inc.ENV-215M
100 mA Ersatzlampen, Packung mit 10Associates, Inc.SG-800RRot gefärbt; zur Verwendung mit ENV-215M (Hausleuchte für Ratte)
Pellets, 45 mg, Primate Purified Diet, Banana FlavorBio-ServF005950.000/Karton 
. Med

Referenzen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
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Operante KonditionierungskammernSign Tracking VerhaltenGoal Tracking VerhaltenFutterpellet AbgabeAufzeichnung von Hebeldr ckenAnalyse der Magazinentr gePCA IndexwerteVerhaltensph notypen bei RattenMessung der Incentive Salience

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