Sensation opérant dans la recherche de souris

Résumé

Dans ce protocole, nous décrivons une méthode d'apprentissage opérant en utilisant des stimuli sensoriels comme un renforçateur chez la souris. Il ne nécessite aucune formation préalable ou de la restriction alimentaire, et il permet l'étude du comportement motivé sans l'utilisation d'un renforçateur pharmacologique ou naturels tels que la nourriture.

Résumé

Les méthodes opérantes constituent des outils comportementaux puissants pour l'étude des comportements motivés. Ces méthodes d'« automédication » ont été largement utilisées en recherche sur la toxicomanie en raison de leur forte validité de construit. Les études opérantes offrent aux chercheurs un outil pour l'investigation préclinique de plusieurs aspects du processus d'addiction. Par exemple, les mécanismes de renforcement aigu (tant médicamenteux que non médicamenteux) peuvent être évalués à l'aide d'outils pharmacologiques ou génétiques afin de déterminer la capacité d'une cible moléculaire à influencer le comportement d'automédication^1-6. De plus, les comportements de recherche de drogue ou de nourriture peuvent être étudiés en l'absence du renforçateur principal, et la capacité de composés pharmacologiques à interrompre ce processus constitue un modèle préclinique pour la découverte de cibles moléculaires et de composés pouvant être utiles dans le traitement de l'addiction^3,7-9. Un problème lié à la réalisation d'études d'automédication intraveineuse chez la souris est la difficulté technique liée au maintien de la perméabilité du cathéter. Les taux d'abandon dans ces expériences sont élevés et peuvent atteindre 40 % ou plus^10-15. Un autre problème général lié à l'automédication par drogues est de distinguer quels effets pharmacologiquement induits du renforçateur produisent des comportements spécifiques. Par exemple, la mesure des effets renforçants et neurologiques des psychostimulants peut être entachée par leurs effets psychomoteurs. Les méthodes opérantes utilisant un renforcement alimentaire permettent d'éviter ces écueils, bien que leur utilité dans l'étude de la toxicomanie soit limitée par le fait que certaines manipulations modifiant l'automédication par drogues ont un impact minimal sur l'automédication par nourriture. Par exemple, une lésion du système dopaminergique mésolimbique ou l'inactivation du récepteur dopaminergique D1 réduit l'automédication de cocaïne sans avoir d'impact significatif sur l'automédication alimentaire^12,16.

On décrit les stimuli sensoriels comme capables de soutenir une réponse opérante en tant que renforçateurs primaires (c’est-à-dire non conditionnés)^17-22. Plusieurs espèces s’auto-administrent des stimuli auditifs et visuels^18,21,23, bien qu’on connaisse étonnamment peu les mécanismes neuronaux sous-jacents à ce renforcement. Le modèle de recherche opérante de sensation (OSS) constitue un modèle robuste permettant d’obtenir l’auto-administration sensorielle chez la souris, offrant ainsi la possibilité d’étudier les mécanismes neuronaux importants dans le renforcement sensoriel²⁴. Un avantage supplémentaire du modèle OSS est la possibilité de dépister des souris mutantes présentant des différences de comportement opérant pouvant être pertinentes pour l’addiction. Nous avons rapporté que des souris invalidées pour le récepteur de la dopamine D1, déjà connues pour être déficientes dans l’auto-administration de psychostimulants, échouent également à acquérir le comportement OSS²⁴. Ce résultat est unique dans la mesure où ces souris sont capables d’apprendre une tâche opérante lorsque la nourriture est utilisée comme renforçateur. Bien que les études opérantes utilisant la nourriture comme renforçateur puissent être utiles pour étudier le comportement motivé en général et les mécanismes sous-jacents au renforcement alimentaire, comme mentionné ci-dessus, ces études présentent des limites quant à leur application à l’étude des mécanismes moléculaires de l’addiction aux drogues. Ainsi, il pourrait exister des substrats neuronaux similaires médiant le renforcement sensoriel et celui des psychostimulants, distincts du renforcement alimentaire, ce qui rendrait le modèle OSS particulièrement attractif pour l’étude des processus liés à l’addiction aux drogues. Le degré de recouvrement entre d’autres cibles moléculaires du modèle OSS et celles des drogues renforçatrices reste incertain, mais constitue un sujet que nous étudions actuellement. Bien que certains aspects de l’addiction, tels que la résistance à l’extinction, puissent être observés avec le modèle OSS, nous avons constaté que l’escalade ²⁵ n’est pas observée dans ce modèle²⁴. Curieusement, l’escalade de consommation et certains autres aspects de l’addiction sont observés lors de l’auto-administration de saccharose²⁶. Ainsi, lorsque des procédures opérantes non pharmacologiques sont souhaitées pour étudier des processus liés à l’addiction, on peut choisir entre des renforçateurs alimentaires ou sensoriels afin de mieux répondre à la question spécifique posée.

En conclusion, l'auto-administration alimentaire et le OSS chez la souris présentent l'avantage de ne pas nécessiter de cathéter intraveineux, ce qui permet une méthode à débit plus élevé pour étudier les effets de manipulations pharmacologiques ou génétiques sur les cibles neuronales impliquées dans la motivation. Alors que les tests opérants utilisant la nourriture comme renforçateur sont particulièrement utiles pour l'étude de la régulation de l'ingestion alimentaire, le OSS est particulièrement adapté à l'étude des mécanismes de renforcement des stimuli sensoriels et pourrait avoir une large applicabilité dans le domaine de la recherche de nouveauté et de l'addiction.

Protocole

1. Ecrire le programme à exécuter séances d'essais opérant à l'aide variée des stimuli visuels et auditifs comme un renforçateur

1. Pour fixes ratio (FR) séances: faire des séances d'une heure dans la longueur avec la lumière interne et d'un ventilateur en marche lors de la session. Pour les sessions de taux progressifs, faire des séances de deux heures la durée. Avez-deux leviers prolongée pour la durée de la session et contrebalancer laquelle le levier est désigné «active» vs «inactif» à travers les animaux (affectation de levier pour chaque animal ne change jamais).
2. Le code du programme de telle manière que chaque renforçateur est variable selon les paramètres suivants:
   • Chaque renfort a l'une des durées suivantes choisie au hasard: 2, 4, 6 ou 8 sec.
   • Chaque renfort a un des taux suivants relance lampe flash choisie au hasard: 0,625, 1,25, 2,5, ou 5 Hz, chacun avec un rapport cyclique de 50%.
   • chaque lampe flash est de relance au hasard sur la gauche ou la droite de la chambre.
   • fournir un stimulus auditif pour la durée du renforçateur; dans notre laboratoire, nous déclenchons une pompe à perfusion, qui fournit un son d'environ 3 dB au-dessus du bruit de fond dans la chambre.
3. Le code du programme pour afficher les valeurs suivantes en temps réel: 1. Nombre de presses à levier actif, 2. Nombre de presses à levier inactif, 3. Nombre de renforçateurs, 4. Temps (en incréments de 0,1 seconde).

2. Manipuler les animaux (3 jours la procédure)

1. Après une acclimatation à l'animalerie, commencer la manipulation des animaux. Ce sera habituer les animaux à être ramassés et transportés.
2. Commencez par placer les mains gantées dans la cage et les laisser reposer pendant 90 sec. Si chaque souris n'a pas enquêté sur vos mains en ce moment, déplacez doucement la main vers les souris et attendre pour chacun de renifler et / ou le contact entre vos mains avant de procéder.
3. Soigneusement ramasser chaque souris, un par un par la base de la queue et le placer sur votre main, rapidement le lever et de le ramener vers le bas pour permettre à la souris pour marcher hors de votre main dans la cage.
4. Répéter pour chaque fois la souris 5-10, selon le comportement de la souris. La dernière fois cela fait, tenir le haut de la souris (avec elle debout sur votre main) pour une période de temps, selon les jours. Jour 1: 5 sec, Jour 2: 10 sec, Jour 3: 15 sec. Assurez-vous que chaque souris répond à ce critère pour la journée. Le Jour 1, changer de gants entre les cages.
5. À compter du Jour 2, accident vasculaire cérébral de l'animal est de retour alors que la souris est sur votre main. Aussi le jour 2, commencera peser les animaux par jour. Marquer la queue de chaque animal avec un Sharpie pour désigner le numéro de l'objet.
6. Si les injections seront donnés lors de l'expérience, les souris commencent habituer à des injections sur le Jour 2. Cela devrait être fait après toutes les souris dans la cage ont été manipulés et ont satisfait au critère de la journée.

3. Nettoyer le matériel et le test

1. Lavez pan fond avec de l'eau chaude.
2. Nettoyez les parois et les planchers de chambre opérant avec de l'éthanol à 30%.
3. Exécuter un programme test qui tourne sur la lumière interne, ventilateur, et les lumières de relance, étend les leviers et les dossiers presses à levier.
4. S'assurer que toutes les lumières et les ventilateurs fonctionnent correctement et tester le programme afin de s'assurer que toutes les presses à levier sont enregistrés.
5. Nettoyez-le avec les leviers 30% d'éthanol.

4. Effectuer la session opérant (sessions devraient être 5-6 jours / semaine à la même heure du jour)

1. Peser chaque souris.
2. Chargez le programme dans chaque chambre et d'annoter l'expérience appropriée. Le levier actif devrait être contrebalancé entre les animaux (par exemple, le levier actif est attribué au levier gauche pour la moitié de la souris, le levier de droite est active pour l'autre moitié), mais le côté levier actif ne change jamais une fois la souris une souris a été assignées.
3. Transports chaque souris à sa chambre désignée, près de la chambre, et démarrer la session.
4. Après la session se termine, retirez rapidement la souris et le re-marquer la queue.
5. Nettoyer les chambres comme décrit dans la section 3.
6. Analyser les données pour le nombre de presses à levier actif et inactif. Nombre de renforcements et / ou de l'exactitude de levier (presses% levier actif) peut aussi être déclaré. Si les souris vont être testés pour l'effet d'un traitement sur l'OSS, s'assurer que toutes les souris pour être testés ont répondu aux critères d'acquisition (par exemple,> 20 presses à levier actif et> 65% des presses levier actif pour les trois derniers FR-1 séances ) avant le début du traitement.
7. Après l'acquisition de FR-1 répond plus, le calendrier de l'armature peut être changé (par exemple, un ratio supérieur fixe, taux progressifs, le ratio de hasard, etc.)

5. Les résultats représentatifs

Un exemple de l'acquisition par l'OSS souris C57BL/6J mâles est montré dans la figure 1 (reproduit à partir de ^23). Les souris témoins ont subi des conditions identiques, sauf que presses à levier sur le levier de soit n'avait pas conquence. Une autre cohorte de souris est montré dans la figure 2. Dans cette expérience, un groupe de souris a reçu renfort OSS, tandis qu'un autre groupe a reçu le renforcement alimentaire. Nous avons constaté que dans des conditions d'accès ad libitum à la nourriture, les deux taux fixes et progressifs répondre sont similaires entre l'OSS et de répondre pour 10% Assurez (figure 2, A et B). Cela permet des comparaisons efficaces d'une manipulation sur deux types différents de renfort (sensorielles et alimentaires) qui évite confond potentielle résultant de l'état la faim ou de différences dans le taux de réponse.

Figure 1:. Presses à levier par des souris et des commandes OSS OSS souris ont reçu variée des stimuli visuels et auditifs après chaque activité sur le levier (FR-1 calendrier de renforcement), tandis que les presses levier inactif n'avait aucune conséquence. Les souris témoins ont subi les mêmes conditions, mais il n'y avait aucune raison d'appuyer sur le levier soit (leviers sont notés 1 et 2 et sont contrebalancés travers les animaux de la même manière que les leviers actifs et inactifs sont contrebalancés par des souris OSS). Appuyant sur le levier actif par les souris OSS a été augmenté par rapport à levier inactif appuyant sur (* p <0,05, ** p <0,01) et à la non-renforcées levier de pression par des contrôles (n = 7, 8, $ p <0,05, $ $ p <0,01 ). Figure reproduite à partir du ^23.

Figure 2:. Presses à levier par des souris et des souris répond OSS pour la nourriture A.) Souris répondu sur un calendrier de FR-1 du renfort pour des stimuli OSS ou renforçateur alimentaire (10% Assurer). Toutes les souris ont eu accès ad libidum à la nourriture pour la durée de l'expérimentation. B.) Après FR-1 séances, les souris ont été avancées pour un ratio progressif (PR) le calendrier de renfort pendant cinq jours. Les données représentent le moyen de valeurs de quatre et cinq jours pour chaque animal. Le rapport final complété est rapporté sur la droite de l'axe Y et se réfère au nombre de réponses requises pour obtenir le renforçateur correspondante (soit 30 réponses sont nécessaires pour obtenir le renforçateur 10 ^ème après avoir préalablement gagner neuf renforçateurs).

Discussion

Sensation opérant cherchant une alternative utile à la drogue auto-administration intraveineuse lorsque la souris est l'animal de choix. Le fait que ni la chirurgie ni entretien du cathéter est nécessaire est avantageuse, car ce sont d'importants obstacles techniques à la souris. OSS est également intéressante, car elle peut être de mesurer certains aspects de l'armature distincte des autres renforcements naturels tels que la nourriture.

Il est utile de noter que les mesures comp...

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Kit de test d'auto-administration de drogue pour souris : chambre extra-large et leviers escamotables	Med Associates, Inc.	MED-307W-CT-D1	Les leviers sont ultra-sensibles (nécessitent environ 2 grammes de force) et sont montés à 2,2 cm au-dessus du sol. Des lampes-stimulus jaunes sont installées à 2 cm au-dessus de chaque levier.
Interface et package logiciel	Med Associates, Inc.	MED-SYST-16	Ce package convient à un maximum de 16 chambres.