Artículo de método

Pavloviano Formación Enfoque acondicionado en ratas

DOI:

10.3791/53580

⸱

4 de febrero de 2016

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

En este artículo

Resumen

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

Aquí, presentamos un protocolo para provocar el comportamiento de enfoque condicionado pavloviano en ratas. Este procedimiento se puede utilizar para medir las diferencias individuales en la tendencia a abordar y atribuir prominencia de incentivos a las señales relacionadas con la recompensa e investigar la vulnerabilidad a la adicción.

Resumen

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Señales que se forma contingente emparejados con estímulo no condicionado, gratificantes puede adquirir gratificantes propiedades a sí mismos a través de un proceso conocido como la atribución del carácter de incentivo, o la transformación de los estímulos neutros en atractiva, "querían 'estímulos capaces de motivar la conducta. Enfoque condicionado pavloviano (PCA) se desarrolla después de la presentación de respuesta independiente de un estímulo condicionado (CS, por ejemplo, una palanca) que predice la entrega de un estímulo no condicionado (US; por ejemplo, una bola de comida) y se puede utilizar para medir incentivo prominencia durante el entrenamiento, tres patrones. respuestas de aire acondicionado (CRS) pueden formar:. el comportamiento de seguimiento de firmar (CS-dirigido CR), el comportamiento meta-tracking (US-dirigido CR), y una respuesta intermedia (CRS) Registrar los seguidores atribuyen carácter de incentivo para premiar relacionada señales y son más vulnerables a la reincorporación de señal inducida por la búsqueda de drogas, así como otros comportamientos relacionados con la adicción, haciendo una olla PCAprocedimiento entially valiosa para el estudio susceptibilidad a la adicción. A continuación, describimos los materiales y métodos utilizados para provocar el comportamiento de las ratas PCA, así como analizar e interpretar el comportamiento de PCA en los experimentos individuales.

Introducción

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La transición del consumo de drogas a la adicción implica interacciones complejas entre 1,2 aprendizaje pavloviano e instrumental. Durante toman esos fármacos y drogas de búsqueda de comportamientos, acciones y los resultados se aprenden a través de procesos instrumentales; Sin embargo, las relaciones entre estímulos (por ejemplo, señales relacionadas con las drogas) y recompensas también se aprenden a través de procesos de Pavlov. Señales de Pavlov adquieren valor predictivo, pero también pueden adquirir incentivo valor motivacional 3, con lo cual se convierten en atractivo, deseable y capaz de promover y mantener un comportamiento búsqueda de recompensa 4.

Muchos procedimientos de investigación recompensa el aprendizaje en animales, sin embargo, no permiten que el desenredo de predicción frente a incentivos de motivación de aprendizaje. En los procedimientos de autoadministración de drogas, por ejemplo, ambas contingencias instrumentales y pavloviano se emplean típicamente, de tal manera que las ratas aprenden a realizar una acción (por ejemplo, la nariz-poking, la palanca de prensado, etc.) a fin de recibir un resultado (es decir, la infusión de drogas por vía intravenosa). El resultado gratificante también está emparejado con estímulos de Pavlov (por ejemplo, la iluminación de un puerto nariz-empuje, presentación señal de luz, sonido de la bomba de infusión, sensación interoceptivo de suministro de fluido en el torrente sanguíneo, etc.). A menudo es difícil en estos procedimientos si las señales están apoyando acciones dirigidas a un objetivo simplemente por su relación predictiva con la recompensa, o si las señales han adquirido propiedades motivacionales de incentivo de los suyos.

Con el fin de aislar experimentalmente el valor motivacional de incentivo a partir del valor predictivo de los estímulos de Pavlov, nuestro laboratorio utiliza un procedimiento pavloviano enfoque condicionado (PCA) con el fin de identificar las ratas que atribuyen carácter de incentivo para premiar relacionados con las señales. Durante una sesión de entrenamiento, un estímulo condicionado (CS; por ejemplo, una palanca) respuesta de forma independiente predice el delivery de un estímulo no condicionado (US; por ejemplo, una bola de comida). A lo largo de varias sesiones de entrenamiento, tres fenotipos desarrollan: sign-tracking (respuesta condicionada dirigido CS-[CR]), el objetivo de seguimiento (CR dirigida por Estados Unidos), y una respuesta intermedia (CRS). Para meta-trackers (SMT), el CS se utiliza como predictor de la entrega de recompensa; Sin embargo, para la muestra-trackers (STS), el CS se atribuye con carácter de incentivo, convirtiéndose en atractivo y deseable. En esta revisión, se describe el equipo, la configuración y el procesamiento de los datos necesarios para llevar a cabo un procedimiento de PCA. Además, proporcionamos resultados representativos de la formación PCA, esbozan consideraciones experimentales importantes, y discuten la utilidad putativa de los procedimientos de PCA en la investigación de la adicción y otros trastornos neuropsiquiátricos.

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Protocolo

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Todos los procedimientos fueron aprobados por el Comité Universitario de Uso y Cuidado de los Animales (UCUCA; Universidad de Michigan, Ann Arbor, MI).

1. Equipos y Software

  1. Obtener cámaras operantes comerciales y dispositivos. Ver Tabla de Materiales.
  2. la formación conducta en ratas cámaras de condicionamiento operante (ancho de 24,1 cm x 20,5 cm x 29,2 de profundidad cm de altura), situado en armarios que atenúan el sonido con los ventiladores para proporcionar el ruido ambiental.
  3. Dotar a cada cámara con una revista de pellets (receptáculo), situado en el 21,6 cm de ancho pared frontal de la cámara operante 3 cm por encima del suelo de rejilla de acero inoxidable. Asegúrese de que la revista pastilla contiene un sensor de infrarrojos que es capaz de detectar entradas de cabeza en el dispositivo.
  4. Conectar la revista de pellets a un dispensador de pellets, que entrega bolitas de comida con sabor a plátano (45 mg).
  5. De una manera compensada, una posición retráctil lever (CS) de aproximadamente 2,5 cm a cada lado del receptáculo de pellets (izquierda o derecha) 3 cm por encima del suelo de rejilla de acero inoxidable.
  6. Asegúrese de que la palanca contiene una señal de luz LED dentro de ella para hacer que la palanca extendida visualmente más llamativo.
  7. Si se utiliza una palanca retráctil, calibrar la palanca mediante la colocación de un 10 g peso de calibración en la parte superior de la palanca, y luego ajustando el tornillo de calibración (que se encuentra en la parte superior del dispositivo) con una llave de tuerca hexagonal hasta que el peso por sí mismo es capaz de deprimir la palanca.
  8. Equipar una casa de la luz roja en la parte superior de la cámara en la pared opuesta del receptáculo revista.
    Nota: A la luz de la casa roja se utiliza para aumentar la visibilidad de la palanca del sistema de iluminación.

2. Formación PCA

  1. Par-casa ratas macho adultas Sprague Dawley (250-300 g) a su llegada y se dejan en reposo durante al menos dos días en la colonia de viviendas, que se mantiene en un ciclo de 12 horas de luz / oscuridad.
  2. manejar con cuidado each ratas durante al menos 1 min por día durante dos días con el fin de aclimatarse a las ratas al contacto humano. Proporcionar ratas el acceso ad libitum a comida y agua en la colonia de viviendas.
  3. Familiarizar a las ratas con las bolitas de comida con sabor a plátano colocando bolitas de comida en sus jaulas (aproximadamente 15 gránulos por la rata) durante dos días, comenzando tres días antes de la formación del PCA.
    Nota: Si las ratas son alojada en pareja, es útil para dividir los gránulos de manera uniforme en los dos lados de la jaula de alojamiento.
  4. Programa de entrenamiento previo
    Nota: Toda nuestra programación se realiza usando la notación MEDState (por Med Associates, software), y el manual está disponible en línea (mednr.com/pdf/doc003_MedPCProgramr.pdf). Los programas se escriben como documentos de texto sin formato (por ejemplo, texto o ASCII DOS) usando notación MedState, guardados con la extensión adecuada (es decir, [nombre de archivo] .mpc), luego se traducen usando el programa MED-PC, Trans IV. Todos estos pasos se proporcionan con más detalle en la antes mencionada prode programación manual.
    1. Crear un programa de entrenamiento previo que ofrece cincuenta bolitas de comida en un tiempo variable (VT) de programación 30 seg 5 min después del comienzo del programa (es decir, una bola de comida se entrega en promedio cada 30 seg, pero la entrega real varía al azar entre 0- 60 sec).
    2. Escribir el programa de entrenamiento previo de tal manera que la luz roja está en casa, pero la palanca queda retirado durante la duración del programa (aproximadamente 25 minutos).
    3. Realizar pre-entrenamiento y todos los posteriores experimentos durante el ciclo de luz.
    4. Un día antes del entrenamiento PCA, coloque cada rata en una cámara operante, cierre y trabe la puerta de la cámara y cierre la puerta del armario de atenuación de sonido.
    5. Iniciar el programa de pre-entrenamiento tan pronto como sea posible después de la colocación de cada rata en su cámara.
    6. Retire cada rata de su cámara tan pronto como sea posible después de que termine el programa.
    7. Registre el número de pastillas consumidas y excluir a las ratas que no consumen la totalidad de laBolitas de ensayos complementarios.
  5. Crear un programa de entrenamiento de PCA que entrega 25 ensayos en aproximadamente 40 min, a partir de 1 min después del comienzo del programa.
    1. Escribir el programa de modo que durante cada ensayo la palanca se extiende dentro de la cámara y se ilumina durante 8 s.
    2. Programa de retracción el mango pueda ser seguida inmediatamente por la entrega respuesta independiente de una bola de comida en el depósito de pellets.
    3. Cada ensayo por separado en un horario seg VT 90 (es decir, extensión de la palanca y la posterior entrega de bola de comida ocurre en promedio cada 90 segundos, pero la entrega real varía al azar entre 30-150 seg).
    4. Coloque cada rata en una cámara de acondicionamiento, cierre y trabe la puerta de la cámara y cierre la puerta del armario de atenuación de sonido.
    5. Iniciar el programa de entrenamiento PCA tan pronto como sea posible después de la colocación de cada rata en su cámara.
    6. Retire cada rata de su cámara tan pronto como sea posible después de que termine el programa.
    7. mixclude ratas que no consumen todos los pellets de realizar nuevos ensayos.

3. Proceso de Datos

  1. Transferencia de información de salida a una hoja de cálculo (por ejemplo, un documento de hoja de cálculo).
  2. Crear un perfil que extrae información de identificación (número de asunto, fecha y hora de inicio, y el número de cuadro), así como información de salida (número y la latencia de prensas de palanca y entradas de revistas).
    Nota: En los experimentos, las entradas de revistas no CS también se extraen por el perfil. Definir entradas de revistas que no son CS como entradas en la revista que se producen fuera del período seg CS 8 y durante el sec VT 90 (es decir, 60-120 seg) período durante el cual no se extiende la palanca.
  3. Además procesar los datos mediante la limitación de las latencias de entrada de prensa de palanca y revistas en 8 segundos (es decir, la duración de la presentación CS). Esto se puede lograr en la hoja de cálculo a través de la función IF: IF (X> 8,8, X).
  4. calcular las puntuacionespor el sesgo de respuesta (es decir, el número total de prensas de palanca y entradas de revistas para una sesión; [prensas de palanca - entradas revista] / [prensas de palanca + entradas revista]), la puntuación de latencia (es decir, la latencia media para llevar a cabo una prensa de palanca o entrada de la revista durante una sesión; [revista entrada latencia - palanca de presión latencia] / 8), y la diferencia de probabilidad (es decir, la proporción de prensas de palanca o entradas de revistas; [palanca de presión de probabilidad - la revista probabilidad entrada]) 5.
    Nota: Con estas fórmulas, todas las puntuaciones deben oscilar entre 1.0 y -1.0.
  5. Calcular una puntuación del índice de PCA para cada rata promediando su sesgo de respuesta, la puntuación de latencia, y la diferencia de probabilidad dentro de cada sesión individual.
    Nota: El resultado del índice PCA debe oscilar entre 1.0 y -1.0.

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Resultados

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Hemos encontrado que 5-7 sesiones diarias de entrenamiento PCA es suficiente para ratas fenotipo como pts, GTs, y respondedores intermedios (IRS), aunque las ratas pueden ser entrenados más basado en las necesidades de un laboratorio o experimento particular. Fenotipificación se basa en puntuaciones del índice de PCA, que se calculan promediando el sesgo de respuesta, la puntuación de latencia, y la diferencia probabilidad de sesiones individuales como se ha descrito previamente en el pr...

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Discusión

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formación PCA puede ser utilizado para determinar la variación individual en la tendencia a atribuir carácter de incentivo a las señales condicionadas, que se ha argumentado a ser un componente importante de la susceptibilidad a la adicción. Por ejemplo, se ha demostrado previamente que las ST atribuyen carácter de incentivo a ambos alimentos y medicamentos señales 6, y tanto los alimentos y las señales relacionadas con las drogas activar regiones del cerebro similares dentro de un circuito amígdalo-estriado-...

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Divulgaciones

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Los autores no tienen nada que revelar.

Agradecimientos

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Este trabajo fue financiado por el Departamento de Psiquiatría de la Universidad de Michigan (U032826; JDM), el Instituto Nacional sobre el Abuso de Drogas (NIDA; K08 DA037912-01; JDM) y la Beca de Posgrado en Ciencia e Ingeniería de Defensa Nacional (NDSEG) del Departamento de Defensa (DoD).

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Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
Cámara de prueba operante modular estándar con tapa modificada para RatMed Associates, Inc.ENV-008CTTop tiene una ranura de acceso para correas de administración de medicamentos u otros sistemas de arnés; viene con ENV-008CTC (inserto de cubierta) para la ranura de acceso
Cubículo de atenuación de sonido de PVC expandidoMed Associates, Inc.Paquete operativo PCI ENV-022V
para hasta dieciséis cámarasMed Associates, Inc.MED-SYST-16Basado en el número de cámaras operantes, MED-SYST-8 (Paquete operativo PCI para hasta ocho cámaras) también está disponible
SmartCtrlMed Associates, Inc.Cable universal DIG-716P2
, 25′ (7,6 m)Med Associates, Inc.SG-210CBBasado en las necesidades individuales, SG-210CB-50 (Cable universal, 50′ [15,2 m]) también está disponible
18″ (45,7 cm) Mini-Molex Med Associates de 3 pines, Inc.SG-216ABasado en las necesidades individuales, SG-216A-2 (2′ [61.0 cm] Mini-Molex de 3 pines) también está disponible Cable de
alimentación, 25′ (7,6 m) Med Associates, Inc.SG-210CP-25
Piso de rejilla de acero inoxidable para RatMed Associates, Inc.ENV-005Según las preferencias, ENV-005A (piso de rejilla de acero inoxidable para mouse) también está disponible 
Residuos reutilizables PanMed Associates, Inc.ENV-007-P3
Paquete de panel de relleno para cámara de prueba modular estándarMed Associates, Inc.ENV-008-FP
Dispensador modular de pellets para rata, 45 mgMed Associates, Inc.ENV-203M-45
Receptáculo de pellets, tipo canalMed Associates, Inc.ENV-200R2MSegún las preferencias, ENV-200R1M (receptivo de pellets, tipo taza) también está disponible 
Palanca retráctilMed Associates, Inc.ENV-112CMCalibrado a 25 g; necesita ser ajustado a 10 g antes del entrenamiento de aproximación condicionada pavloviana
Taco de palanca retráctilLight Med Associates, Inc.Luz de casa ENV-112CML
para RatMed Associates, Inc.ENV-215M
Bombillas de repuesto de 100 mA, paquete de 10Med Associates, Inc.SG-800RColor rojo; para usar con ENV-215M (Luz de casa para ratas)
Pellets, 45 mg, Dieta Purificada para Primates, Sabor a PlátanoBio-ServF005950,000/caja 

Referencias

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Everitt, B. J., Robbins, T. W. Neural systems of reinforcement for drug addiction: from actions to habits to compulsion. Nature Neurosci. 8 (11), 1481-1489 (2005).
  2. Everitt, B. J. Neural and psychological mechanisms underlying compulsive drug seeking habits and drug memories--indications for novel treatments of addiction. Eur J Neurosci. 40 (1), 2163-2182 (2014).
  3. Robinson, T. E., Berridge, K. C. The neural basis of drug craving: an incentive-sensitization theory of addiction. Brain Res Brain Res Rev. 18 (3), 247-291 (1993).
  4. Milton, A. L., Everitt, B. J. The psychological and neurochemical mechanisms of drug memory reconsolidation: implications for the treatment of addiction. Eur J Neurosci. 31 (12), 2308-2319 (2010).
  5. Meyer, P. J., et al. Quantifying individual variation in the propensity to attribute incentive salience to reward cues. PloS One. 7 (6), e38987(2012).
  6. Yager, L. M., Robinson, T. E. A classically conditioned cocaine cue acquires greater control over motivated behavior in rats prone to attribute incentive salience to a food cue. Psychopharmacology (Berl). 226 (2), 217-228 (2013).
  7. Yager, L. M., Pitchers, K. K., Flagel, S. B., Robinson, T. E. Individual variation in the motivational and neurobiological effects of an opioid cue. Neuropsychopharmacology. 40 (5), (2015).
  8. Lovic, V., Saunders, B. T., Yager, L. M., Robinson, T. E. Rats prone to attribute incentive salience to reward cues are also prone to impulsive action. Behav Brain Res. 223 (2), 255-261 (2011).
  9. Saunders, B. T., Robinson, T. E. Individual variation in the motivational properties of cocaine. Neuropsychopharmacology. 36 (8), 1668-1676 (2011).
  10. Saunders, B. T., Yager, L. M., Robinson, T. E. Cue-evoked cocaine 'craving': role of dopamine in the accumbens core. J Neurosci. 33 (35), 13989-14000 (2013).
  11. Kearns, D. N., Gomez-Serrano, M. A., Weiss, S. J., Riley, A. L. A comparison of Lewis and Fischer rat strains on autoshaping (sign-tracking), discrimination reversal learning and negative auto-maintenance. Behav Brain Res. 169 (2), 193-200 (2006).
  12. Fitzpatrick, C. J., et al. Variation in the form of Pavlovian conditioned approach behavior among outbred male Sprague-Dawley rats from different vendors and colonies: sign-tracking vs. goal-tracking. PloS One. 8 (10), e75042(2013).
  13. Anderson, R. I., Spear, L. P. Autoshaping in adolescence enhances sign-tracking behavior in adulthood: impact on ethanol consumption. Pharmacol Biochem Behav. 98 (2), 250-260 (2011).
  14. Pitchers, K. K., et al. Individual variation in the propensity to attribute incentive salience to a food cue: Influence of sex. Behav Brain Res. 278, 462-469 (2015).
  15. Anderson, R. I., Bush, P. C., Spear, L. P. Environmental manipulations alter age differences in attribution of incentive salience to reward-paired cues. Behav Brain Res. 257, 83-89 (2013).
  16. Beckmann, J. S., Bardo, M. T. Environmental enrichment reduces attribution of incentive salience to a food-associated stimulus. Behav Brain Res. 226 (1), 331-334 (2012).
  17. Burns, M., Domjan, M. Topography of spatially directed conditioned responding: effects of context and trial duration. J Exp Psychol Anim Behav Process. 27 (3), 269-278 (2001).
  18. Christie, J. Spatial contiguity facilitates Pavlovian conditioning. Psychon Bull Rev. 3 (3), 357-359 (1996).
  19. Meyer, P. J., Cogan, E. S., Robinson, T. E. The form of a conditioned stimulus can influence the degree to which it acquires incentive motivational properties. PloS One. 9 (6), e98163(2014).
  20. Beckmann, J. S., Chow, J. J. Isolating the incentive salience of reward-associated stimuli: value, choice, and persistence. Learn Mem. 22 (2), 116-127 (2015).
  21. Flagel, S. B., et al. A selective role for dopamine in stimulus-reward learning. Nature. 469 (7328), 53-57 (2011).
  22. Saunders, B. T., Robinson, T. E. The role of dopamine in the accumbens core in the expression of Pavlovian-conditioned responses. Eur J Neurosci. 36 (4), 2521-2532 (2012).
  23. Clark, J. J., Collins, A. L., Sanford, C. A., Phillips, P. E. Dopamine encoding of Pavlovian incentive stimuli diminishes with extended training. J Neurosci. 33 (8), 3526-3532 (2013).
  24. Anselme, P., Robinson, M. J., Berridge, K. C. Reward uncertainty enhances incentive salience attribution as sign-tracking. Behav Brain Res. 238, 53-61 (2013).
  25. Robinson, M. J., Anselme, P., Fischer, A. M., Berridge, K. C. Initial uncertainty in Pavlovian reward prediction persistently elevates incentive salience and extends sign-tracking to normally unattractive cues. Behav Brain Res. 266, 119-130 (2014).
  26. Gallistel, C. R., Gibbon, J. Time, rate, and conditioning. Psychol Rev. 107 (2), 289-344 (2000).
  27. Morrow, J. D., Maren, S., Robinson, T. E. Individual variation in the propensity to attribute incentive salience to an appetitive cue predicts the propensity to attribute motivational salience to an aversive cue. Behav Brain Res. 220 (1), 238-243 (2011).
  28. Morrow, J. D., Saunders, B. T., Maren, S., Robinson, T. E. Sign-tracking to an appetitive cue predicts incubation of conditioned fear in rats. Behav Brain Res. 276, 59-66 (2015).
  29. Saunders, B. T., O'Donnell, E. G., Aurbach, E. L., Robinson, T. E. A cocaine context renews drug seeking preferentially in a subset of individuals. Neuropsychopharmacology. 39 (12), 2816-2823 (2014).

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