Sensación operante Buscando en el ratón

Resumen

En este protocolo se describe un método de aprendizaje operante con estímulos sensoriales como un refuerzo en el ratón. Que no requiere formación previa o la restricción de alimentos, y que permite el estudio de la conducta motivada, sin el uso de un reforzador farmacológico o naturales, tales como los alimentos.

Resumen

Los métodos operantes son herramientas conductuales poderosas para el estudio del comportamiento motivado. Estos métodos de «autoradministración» se han utilizado ampliamente en la investigación sobre adicción a las drogas debido a su alta validez de constructo. Los estudios operantes proporcionan a los investigadores una herramienta para la investigación preclínica de varios aspectos del proceso de adicción. Por ejemplo, los mecanismos de reforzamiento agudo (tanto por drogas como por estímulos no farmacológicos) pueden evaluarse mediante herramientas farmacológicas o genéticas para determinar la capacidad de un blanco molecular de influir en el comportamiento de autoradministración^1-6. Además, se pueden estudiar conductas de búsqueda de drogas o alimentos en ausencia del reforzador primario, y la capacidad de compuestos farmacológicos para interrumpir este proceso constituye un modelo preclínico para el descubrimiento de blancos moleculares y compuestos que podrían ser útiles en el tratamiento de la adicción^3,7-9. Un problema al realizar estudios de autoradministración intravenosa de drogas en el ratón es la dificultad técnica de mantener la permeabilidad del catéter. Las tasas de pérdida en estos experimentos son altas y pueden alcanzar el 40 % o más^10-15. Otro problema general con la autoradministración de drogas es determinar qué efectos farmacológicamente inducidos del reforzador producen conductas específicas. Por ejemplo, la medición de los efectos reforzantes y neurológicos de los psicoestimulantes puede verse confundida por sus efectos psicomotores. Los métodos operantes que utilizan reforzamiento alimentario pueden evitar estas dificultades, aunque su utilidad en el estudio de la adicción a las drogas está limitada por el hecho de que algunas manipulaciones que alteran la autoradministración de drogas tienen un impacto mínimo sobre la autoradministración de alimentos. Por ejemplo, la lesión de la dopamina mesolímbica o la eliminación del receptor de dopamina D1 reducen la autoradministración de cocaína sin tener un impacto significativo en la autoradministración de alimentos^12,16.

Se ha descrito que los estímulos sensoriales apoyan la respuesta operante como reforzadores primarios (es decir, no reforzadores condicionados)^17-22. Diversas especies se autoministran estímulos auditivos y visuales^18,21,23, aunque sorprendentemente se conoce muy poco sobre los mecanismos neuronales que subyacen a este refuerzo. El modelo de búsqueda operante de sensaciones (OSS) es un modelo robusto para obtener la autominicistración sensorial en el ratón, lo que permite estudiar los mecanismos neuronales importantes en el refuerzo sensorial²⁴. Una ventaja adicional del OSS es la posibilidad de evaluar ratones mutantes en busca de diferencias en el comportamiento operante que podrían ser relevantes para la adicción. Hemos informado que ratones knockout del receptor de dopamina D1, que previamente se demostró que eran deficientes en la autominicistración de psicoestimulantes, también fracasan en adquirir el OSS²⁴. Este hallazgo es único, ya que estos ratones son capaces de aprender una tarea operante cuando se utiliza comida como reforzador. Aunque los estudios operantes que emplean refuerzo alimentario pueden ser útiles para investigar el comportamiento motivado en general y los mecanismos subyacentes al refuerzo por alimento, como se mencionó anteriormente, su aplicación al estudio de los mecanismos moleculares de la adicción a las drogas es limitada. Por lo tanto, podría haber sustratos neuronales similares que median el refuerzo sensorial y el refuerzo por psicoestimulantes, distintos del refuerzo por alimento, lo que haría del OSS un modelo particularmente atractivo para el estudio de los procesos de adicción a las drogas. El grado de superposición entre otros blancos moleculares del OSS y los reforzadores farmacológicos no está claro, pero es un tema que actualmente estamos investigando. Aunque algunos aspectos de la adicción, como la resistencia a la extinción, pueden observarse con el OSS, hemos encontrado que la escalada²⁵ no se observa en este modelo²⁴. Curiosamente, la escalada en la ingesta y algunos otros aspectos de la adicción sí se observan con la autominicistración de sacarosa²⁶. Por lo tanto, cuando se desean procedimientos operantes no farmacológicos para estudiar procesos relacionados con la adicción, se pueden elegir reforzadores alimentarios o sensoriales según cuál se ajuste mejor a la pregunta específica que se desea responder.

En conclusión, tanto la autoadministración de alimento como el OSS en el ratón tienen la ventaja de no requerir un catéter intravenoso, lo que permite un método de mayor rendimiento para estudiar los efectos de manipulaciones farmacológicas o genéticas sobre dianas neuronales implicadas en la motivación. Si bien las pruebas operantes que utilizan alimento como reforzador son particularmente útiles para estudiar la regulación de la ingesta alimentaria, el OSS es especialmente adecuado para estudiar los mecanismos de refuerzo de estímulos sensoriales y podría tener una amplia aplicabilidad en el estudio de la búsqueda de novedad y la adicción.

Protocolo

1. Escribir un programa para ejecutar sesiones operante prueba utilizando una variedad de estímulos visuales y auditivos como un refuerzo

1. Por relación fija (FR) sesiones: hacer sesiones de una hora de duración con la luz y el ventilador de la casa encendida durante la sesión. Para las sesiones de relación progresiva, hacer sesiones de dos horas de duración. Tiene dos palancas de prorrogarse durante la duración de la sesión y contrapeso que la palanca se denomina "activa" frente a "inactivo" a través de los animales (asignación de palanca para cada animal, nunca cambia).
2. El código del programa, de tal manera que cada refuerzo es variado de acuerdo a los siguientes parámetros:
   • cada refuerzo es uno de los siguientes períodos de tiempo elegido al azar: 2, 4, 6 u 8 segundos.
   • cada refuerzo tiene una de las tasas de estímulo siguientes lámpara de flash elegido al azar: 0,625, 1,25, 2,5, o 5 Hz, cada uno con un 50% del ciclo.
   • cada lámpara flash estímulo al azar en la izquierda o la derecha de la cámara.
   • proporcionar un estímulo auditivo durante la duración del refuerzo, en nuestro laboratorio, activar una bomba de infusión que proporciona un sonido de aproximadamente 3 dB por encima del ruido de fondo en la cámara.
3. El código del programa para mostrar los siguientes valores en tiempo real: 1. Número de prensas de palanca activa, 2. Número de prensas de palanca inactiva, 3. Número de refuerzos, 4. Tiempo (en incrementos de 0,1 segundos).

2. Tratar a los animales (3 procedimiento de día)

1. Después de la aclimatación de las instalaciones para animales, comience a manejar los animales. Esto se habitúan a los animales a ser recogidos y transportados.
2. Comience por colocar las manos enguantadas en la jaula y dejar que repose durante 90 segundos. Si todos los ratones no ha investigado las manos en ese momento, mueva suavemente las manos hacia los ratones y esperar a que cada uno de oler y / o póngase en contacto con las manos antes de proceder.
3. Recoja cuidadosamente cada ratón una a una por la base de la cola y lo coloca en la mano, rápidamente levantando y traerlo de vuelta hacia abajo para permitir el ratón para alejarse de su mano dentro de la jaula.
4. Repita para cada momento del ratón 5.10, dependiendo del comportamiento del ratón. La última vez hecho esto, mantenga el alto el ratón (con ella de pie en la mano) por un período de tiempo, dependiendo del día. Día 1: 5 segundos, Día 2: 10 segundos, Día 3: 15 seg. Asegúrese de que cada ratón cumple este criterio para el día. El día 1, cambiar los guantes entre las jaulas.
5. A partir del día 2, golpe detrás del animal, mientras que el ratón está en su mano. También el día 2, comenzará un peso de los animales diariamente. Marca la cola de cada animal con un rotulador para indicar el número tema.
6. Si las inyecciones se dará durante el experimento, los ratones empiezan habituar a las inyecciones en el Día 2. Esto se debe hacer después de todos los ratones de la jaula han sido manipulados y se reunió con el criterio para el día.

3. Limpiar y probar el equipo

1. Lave la bandeja inferior con agua caliente.
2. Limpiar las paredes y los pisos operante cámara con 30% de etanol.
3. Ejecutar un programa de prueba que se enciende la luz, Ventilador, y las luces de estímulo, se extiende a las palancas, y presiona la palanca de los registros.
4. Asegúrese de que todas las luces y los ventiladores funcionan correctamente y probar el programa para asegurarse de que todas las prensas de palanca se registran.
5. Palancas limpio con 30% de etanol.

4. Realizar la sesión operante (sesiones deben ser de 5-6 días / semana en el mismo momento del día)

1. Pese cada ratón.
2. Cargar el programa en cada cámara y anotar el experimento de manera apropiada. La palanca de activos debe ser compensada entre los animales (es decir, la palanca de activos se asigna a la palanca a la izquierda de la mitad de los ratones, la palanca derecha se activa la otra mitad), pero el lado de la palanca activa no cambia una vez un ratón del ratón ha sido asignado.
3. Transporte de cada ratón a su Sala designada, cerca de la cámara, e iniciar la sesión.
4. Después de que termine la sesión, extraiga inmediatamente el ratón y volver a marcar la cola.
5. Cámaras limpias como se describe en la Sección 3.
6. Analizar los datos para el número de prensas de palanca activa e inactiva. Número de refuerzos y / o exactitud de palanca (prensas de palanca% activo) también pueden ser reportados. Si los ratones van a ser probados por el efecto de un tratamiento en el OSS, asegúrese de que todos los ratones de la prueba se han reunido los criterios de adquisición (por ejemplo,> 20 prensas de palanca activa y> 65% de prensas de palanca activa tres últimas sesiones de FR-1 ) antes de comenzar el tratamiento.
7. Después de la adquisición de la FR-1 de responder, el programa de reforzamiento se puede cambiar (por ejemplo, una mayor proporción fija, la proporción progresiva, la relación de azar, etc.)

5. Resultados representante

Un ejemplo de adquisición de software libre por ratones macho C57Bl/6J se muestra en la Figura 1 (que se reproduce a partir de ^23). Los ratones de control se sometieron a las mismas condiciones, salvo que presiona la palanca en cualquiera de las palancas no tenía consecuenciassecuencia. Otra cohorte de ratones se muestra en la Figura 2. En este experimento, un grupo de ratones recibió refuerzo OSS, mientras que otro grupo recibió el refuerzo de alimentos. Hemos encontrado que en las condiciones de acceso libre a la alimentación, tanto en tasa fija y progresiva respuesta son similares entre el OSS y responder por el 10% Garantizar (Figura 2, A y B). Esto permite la comparación efectiva de una manipulación en dos tipos diferentes de refuerzo (sensorial y comida) que evita confunde potenciales resultantes de estado de hambre o las diferencias en la tasa de respuesta.

Figura 1:. Prensas de palanca por los ratones OSS y los controles de los ratones recibieron OSS variados estímulos visuales y auditivos después de cada activo empujar la palanca (FR-1 programa de reforzamiento), mientras que presiona la palanca inactiva no tuvo consecuencias. Los ratones de control se sometieron a las mismas condiciones, pero no hubo consecuencia de pulsar cualquiera de las palancas (palancas se denotan 1 y 2 y contrapeso son a través de los animales de la misma manera que las palancas activas e inactivas se ven contrarrestados por los ratones OSS). Palanca activa presionando por los ratones OSS se incrementó en relación con la palanca inactiva presionando (* p <0,05, ** p <0,01) y no reforzado presionar una palanca de control (n = 7, 8, $ p <0,05, $ $ p <0,01 ). Figura realizada a partir del ^23.

Figura 2:. Prensas de palanca por los ratones y los ratones OSS de responder por los alimentos A.) Los ratones respondieron en un horario FR-1 de refuerzo de estímulos OSS o refuerzo de alimentos (10% Ensure). Todos los ratones tenían acceso ad libidum a la alimentación de la duración de los experimentos. B) Después de FR-1 sesiones, los ratones fueron avanzadas en una proporción progresiva (PR) programa de reforzamiento de cinco días. Los datos representan los promedios de los valores de los días cuatro y cinco de cada animal. La relación final se informó a la derecha del eje y se refiere al número de respuestas necesarias para obtener el refuerzo correspondiente (es decir, 30 respuestas están obligados a obtener el reforzador 10 ^º después de ganar nueve refuerzos con anterioridad).

Discusión

Sensación operante que buscan es una alternativa útil a drogas por vía intravenosa la auto-administración cuando el ratón es el animal de elección. El hecho de que ni la cirugía ni el mantenimiento del catéter que se requiere es ventajosa, ya que éstas son importantes obstáculos técnicos en el ratón. OSS también es atractivo porque puede ser la medición de los aspectos de refuerzo diferencia de otros reforzadores naturales como los alimentos.

Es útil señalar que las medidas de comportamiento...

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Paquete de prueba de autoadministración de fármacos para ratón: cámara extra ancha y palancas retráctiles	Med Associates, Inc.	MED-307W-CT-D1	Las palancas son ultrassensibles (requieren aproximadamente 2 gramos de fuerza) y están montadas a 2,2 cm sobre el suelo. Las lámparas de estímulo amarillas están colocadas a 2 cm sobre cada palanca.
Paquete de interfaz y software	Med Associates, Inc.	MED-SYST-16	Este es el paquete para hasta 16 cámaras.