Ein Protokoll für die Messung von Cue Reaktivität in einem Rattenmodell der Kokain-Gebrauch-Störung

In diesem Protokoll misst die Cue-Reaktivität die Motivation eines Tieres, Kokain zu suchen, nachdem es sich nicht mehr selbst mit Kokain verabreicht hat. Eine Reaktivität tritt auf, wenn die Ratte erneut dem Kontext und den Hinweisen ausgesetzt wird, die zuvor mit der intravenösen Kokainabgabe verbunden waren. Die Cue-Reaktivität ist ein Maß für das Rückfallrisiko.

Das hier beschriebene Cue-Reaktivitätsprotokoll ist ein präklinisches Mittel zur Erprobung von schubmodifizierenden Pharmakotherapien sowie zur Untersuchung genetischer und umweltbedingter Faktoren, die zum Rückfallrisiko beitragen. Dies ist eine operante Aufgabe für das Verhalten der Drogensuche, die mit vielen Eigenschaften des menschlichen Drogenkonsums und des Rückfalls übereinstimmt. Schlüsselparameter wie Kokaindosis, Verabreichungsvolumen und Infusionsdauer wurden optimiert, um die Phasenvalidität und die translationale Produktionskraft zu ermitteln.

Verwenden Sie für dieses Protokoll männliche Sprague-Dawley-Ratten, die etwa acht bis neun Wochen alt sind und sich mindestens sieben Tage lang an den Kolonieraum gewöhnt haben. Halten Sie die Ratten während der Eingewöhnungsphase paarweise und behandeln Sie sie während der gesamten Studie täglich. Bieten Sie in allen Phasen der Studie unbegrenzten Zugang zu Futter in ihren Heimkäfigen.

Implantieren Sie Jugularvenenkatheter mit der Methode, die von Kmiotek und Mitarbeitern in ihrem JoVE-Video beschrieben wurde, und ordnen Sie die Ratten dann nach dem Zufallsprinzip Kochsalz- oder Kokainbehandlungsgruppen zu. Für das Training planen Sie die Selbstverabreichung von Kokain, wie im Textprotokoll beschrieben. Statten Sie die Trainingskammern mit zwei einziehbaren Reaktionshebeln aus, einem Stimuluslicht über jedem Reaktionshebel und einem Hauslicht gegenüber den Hebeln.

Geben Sie Kokain oder Kochsalzlösung aus Spritzeninfusionspumpen außerhalb der Kabine. Verwenden Sie 23-Gauge-Nadeln, die an den Spritzen befestigt sind, und einen Polyethylenschlauch, der von einer Metallfederleine umschlossen ist, die an den Kathetern der Ratte befestigt ist. Kokain oder Kochsalzlösung wird nach einer aktiven Hebelpresse abgegeben, nicht aber nach einer inaktiven Hebelpressung.

Wechseln Sie die Lösungen täglich. Verwenden Sie frisch hergestellte Kokainverdünnungen in sterilem 0,9%igem Natriumchlorid, das auf das Gewicht jeder Ratte abgestimmt ist. Laden Sie mindestens acht Milliliter Lösung in die Spritze jeder Ratte.

Beginnen Sie mit dem Training der Ratten nach einem FR1-Verstärkungsschema und gehen Sie nach drei aufeinanderfolgenden Tagen mit sieben Infusionen pro Stunde und einer Variabilität von weniger als 10 % in der Gesamtzahl der Infusionen pro Sitzung zu einem FR5-Plan über. Es ist zwingend erforderlich, die Daten zum Selbstverabreichungsverhalten täglich zu analysieren, um zu bestimmen, wann ein Tier auf FR5 umgestellt werden muss, und um zu prüfen, ob die Durchgängigkeit des Katheters verloren geht. Einer der wichtigsten Schritte des Protokolls ist die Überwachung der Selbstverabreichung während der ersten 14 Tage des Trainings, um sicherzustellen, dass sich das Tier normal selbst verabreicht.

Wenn die Selbstverabreichung drastisch abnimmt, hat der Katheter der Ratte wahrscheinlich seine Durchgängigkeit verloren. Überprüfen Sie zu Beginn einer Sitzung, ob sich keine Blasen in der Spritze befinden. Befestigen Sie die Spritze am Polyethylenschlauch und führen Sie sie in die Infusionspumpe ein.

Stellen Sie die Spritze vorsichtig so ein, dass sich die Lösung gleichmäßig und vollständig im Polyethylenschlauch verteilt. Schließen Sie als Nächstes die Ratten an das Abgabesystem an und platzieren Sie sie in ihren jeweiligen Standard-Konditionierungskammern, die in belüfteten, schalldämpfenden Kabinen mit Ventilatoren untergebracht sind. Konsistenz während des gesamten Experiments ist von entscheidender Bedeutung.

Platzieren Sie eine Ratte immer in derselben Kammer und halten Sie den aktiven Hebel auf der gleichen Seite in dieser Kammer. In 14 täglichen 180-minütigen Sitzungen haben die Ratten freien Zugang zu den Hebeln und lernen leicht, welcher Hebel die Stimulation bietet, sofern das System funktioniert. Jeder Auslöser des aktiven Hebels auf einem festen Verhältnisschema von eins gibt über einen Zeitraum von sechs Sekunden 0,1 Milliliter Lösung ab und beleuchtet gleichzeitig das Käfiglicht und das Reizlicht über dem aktiven Hebel.

Es gibt eine Verzögerung von einer Sekunde, bevor die Lösung freigegeben wird. Nach jeder Abgabe von Kokain oder Kochsalzlösung werden das Reizlicht und die Infusionspumpe für 20 Sekunden deaktiviert, während derer das Hauslicht eingeschaltet bleibt und das Drücken des Hebels nichts anderes bewirkt, als aufgezeichnet zu werden. Wenn das Licht erlischt, wird der Hebel wieder aktiviert.

Ein etwaiges Auslösen des inaktiven Hebels hat keine geplanten Folgen. Am Ende dieser 180-minütigen Sitzung entfernen Sie die potenziell aggressive Ratte mit langsamen, vorsichtigen Bewegungen aus der Kammer. Spülen Sie dann den Katheter.

Reinigen Sie die Kammern zwischen den Sitzungen sorgfältig. Wischen Sie jede Oberfläche mit einer 70%igen Ethanollösung ab. Am Ende der Trainingseinheiten setzen Sie die Ratten für 30 Tage in erzwungene Abstinenz, ohne Zugang zur operanten Kammer.

Behandeln Sie die Ratten weiterhin täglich und überwachen Sie den allgemeinen Gesundheitszustand. Lassen Sie die Ratten nach der langen Abstinenzzeit 60 Minuten in der operanten Kammer, unmittelbar gefolgt von der Gehirnentnahme. Führen Sie für diese Sitzung das geplante Programm cue reactivity aus.

Staffeln Sie die Startzeiten der Sitzungen, um Zeit für die Entnahme von Gehirnen zwischen den Sitzungen zu haben. Wichtig ist, dass Sie die Pumpe ohne angeschlossene Spritze betreiben, damit der akustische Hinweis der Pumpe auch ohne die Substanzabgabe Teil des Stimulus ist. Beginne diese Sitzung wie gewohnt mit der Ratte in der Selbstverwaltungskammer, in der sie trainiert wurde.

In diesem Test werden beim Drücken des aktiven Hebels, der zuvor Kokain oder Kochsalzlösung abgegeben hat, nur die Signale nach einem FR1-Zeitplan abgegeben. Der inaktive Hebel tut immer noch nichts. Zeichnen Sie alle Cue-Präsentationen, zuvor aktive Hebeldrücke und inaktive Hebeldrücke sowie die Latenz bis zum ersten Hebeldruck auf.

Unter Verwendung des beschriebenen Protokolls wurde eine Studie durchgeführt und Ratten wurden individuell von FR1 auf FR5 umgestellt, sofern sie die Kriterien erfüllten. In der Kokain-verabreichenden Gruppe erhöhten Ratten allmählich die Anzahl der Infusionen, bis sie das Kriterium erreichten, dann wurden sie von FR1 auf FR5 umgestellt. Aus dem Kokain-Cue-Reaktivitätstest wurden mehrere Output-Messungen gesammelt.

Zum Beispiel drückten Ratten, die sich zuvor selbst Kokain verabreicht hatten, den zuvor aktiven Hebel viel stärker als Ratten, die sich selbst Kochsalzlösung verabreichten. Ein weiteres wichtiges Ausgabemaß ist die Latenz bis zum Drücken der ersten Ebene. Wenn eine Veränderung beobachtet wird, kann das Tier körperlich gestresst sein oder eine verminderte Motivation zur Selbstverabreichung von Kokain haben.

Lokomotorische Verhaltensaufgaben können verwendet werden, um Veränderungen der körperlichen Gesundheit zu beurteilen und motorische Beeinträchtigungen von motivationalen Veränderungen zu unterscheiden. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man Ratten darauf trainiert, sich selbst ein Medikament zu verabreichen, die Durchgängigkeit des Katheters während der Selbstverabreichung aufrechtzuerhalten und die Reaktivität von Hinweisen auf arzneimittelassoziierte Signale nach Abstinenz als Maß für das Rückfallrisiko zu bewerten. Wenn Sie dieses Verfahren versuchen, ist es wichtig, daran zu denken, die Software sorgfältig zu programmieren, die Tiere richtig zu behandeln und die intravenösen Katheter regelmäßig zu spülen.

Nach diesem Verfahren kann man die zellulären und molekularen Mechanismen bewerten, die die Reaktivität von Kokainreizen antreiben, sowie potenzielle Pharmakotheapuetika testen, die die Reaktivität von Kokainreizen modifizieren.