מאמר שיטה

Sensation Seeking אופרנטית ב העכבר

DOI:

10.3791/2292

⸱

10 בנובמבר 2010

 , 
1Department of Molecular Physiology and Biophysics, Center for Molecular Neuroscience, Kennedy Center for Human Development, Vanderbilt University Medical Center

במאמר זה

סיכום

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

בפרוטוקול זה אנו מתארים שיטה של ​​למידה אופרנטית באמצעות גירויים חושיים כמו חיזוק בתוך העכבר. זה לא דורש הכשרה מוקדמת או הגבלת מזון, והיא מאפשרת לימוד של התנהגות מוטיבציה ללא שימוש חיזוק תרופתי או טבעי כמו מזון.

תקציר

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

שיטות אופרנטיות הן כלים התנהגותיים רב-עוצמה לחקר התנהגות מונעת. שיטות 'ניהול עצמי' אלו נמצאים בשימוש נרחב במחקרי התמכרות לסמים בשל התוקף המבני הגבוה שלהם. מחקרים אופרנטיים מספקים לחוקרים כלי לחקירה פרה-קלינית של מספר היבטים בתהליך ההתמכרות. לדוגמה, ניתן לבחון מנגנונים של חיזוק אקוטי (הן של סמים והן של חומרים שאינם סמים) באמצעות כלים פרמקולוגיים או גנטיים כדי לקבוע את יכולתו של מטרה מולקולרית להשפיע על התנהגות של ניהול עצמי1-6. בנוסף, ניתן לחקור התנהגויות של חיפוש סמים או מזון בהיעדרו של המחזק הראשוני, והיכולת של תרכובות פרמקולוגיות להפריע לתהליך זה מהווה מודל פרה-קליני לגילוי מטרות מולקולריות ותרכובות שעשויות להועיל לטיפול בהתמכרות3,7-9. בעיה אחת בביצוע מחקרי ניהול עצמי של סמים דרך הוריד בעכברים היא הקושי הטכני בשמירה על פתיחות הקטטר. שיעורי הנשירה בניסויים אלו גבוהים ויכולים להגיע ל-40% או יותר10-15. בעיה כללית נוספת בניהול עצמי של סמים היא הזיהוי של אילו השפעות המושרות פרמקולוגית על ידי המחזק גורמות להתנהגויות ספציפיות. לדוגמה, מדידה של ההשפעות המחזקות והנוירולוגיות של ממריצים פסיכולוגיים עלולה להיות מושפעת מהשפעותיהם הפסיכו-מוטוריות. שיטות אופרנטיות המשתמשות בחיזוק של מזון יכולות להימנע ממכשולים אלו, אם כי תועלתן בחקר התמכרות לסמים מוגבלת בשל העובדה שחלק מהמניפולציות המשנות ניהול עצמי של סמים בעלות השפעה מינימלית על ניהול עצמי של מזון. לדוגמה, נגעים במערכת הדופמינרגית המזולימבית או נשקיות של קולטן דופמין D1 מפחיתים ניהול עצמי של קוקאין מבלי להשפיע באופן משמעותי על ניהול עצמי של מזון 12,16.

גירויים חושיים תוארו ביכולתם לתמוך בתגובה אופרנטית כחיזוקים ראשוניים (כלומר, לא חיזוקים מותנים)17-22. מספר מינים מנהלים מנהלה עצמית של גירויים שמיעתיים וחזותיות18,21,23, אם כי באופן מפתיע מעט מאוד ידוע על המנגנונים העצביים העומדים בבסיס חיזוק זה. מודל החיפוש החושי האופרנטי (OSS) הוא מודל חסון להשגת מנהלה עצמית חושית בעכברים, המאפשר לחקור מנגנונים עצביים החשובים לחיזוק חושי24. יתרון נוסף של OSS הוא היכולת לסרוק עכברי מוטציה להבדלים בהתנהגות אופרנטית שעשויים להיות רלוונטיים להתמכרות. דיווחנו כי עכברים עם נוק-אאוט של רצפטור דופמין D1, שהוכח בעבר כבעלי ליקוי במנהלה עצמית של ממריצים פסיכולוגיים, אינם מצליחים לרכוש OSS24. זהו ממצא ייחודי בכך שעכברים אלו מסוגלים ללמוד משימה אופרנטית כאשר מזון משמש כחיזוק. בעוד שמחקרים אופרנטיים המשתמשים בחיזוק מזון יכולים להיות מועילים בחקר התנהגות מוטיבציונית כללית והמנגנונים העומדים בבסיס חיזוק מזון, כפי שהוזכר לעיל, מחקרים אלו מוגבלים ביישומם לחקר מנגנונים מולקולריים של התמכרות לסמים. לפיכך, ייתכן שקיימים תתי-מבנים עצביים דומים המתווכים חיזוק חושי וחיזוק של ממריצים פסיכולוגיים, אשר נבדלים מחיזוק מזון, מה שיהפוך את OSS למודל אטרקטיבי במיוחד לחקר תהליכי התמכרות לסמים. מידת החפיפה בין מטרות מולקולריות אחרות של OSS לבין מחזקים של סמים אינה ברורה, אך זהו נושא שאנו חוקרים כעת. בעוד שהיבטים מסוימים של התמכרות, כגון עמידות להכחדה, עשויים להצטפות ב-OSS, מצאנו כי הסלמה 25 אינה נצפית במודל זה24. מעניין לציין כי הסלמה בצריכה והיבטים אחרים של התמכרות נצפים במנהלה עצמית של סוכרוז26. לפיכך, כאשר נדרשים הליכים אופרנטיים שאינם כוללים סמים כדי לחקור תהליכים הקשורים להתמכרות, ניתן לבחור בחיזוקי מזון או חיזוקים חושיים כדי להתאים בצורה המיטבית לשאלה הספציפית הנשאלת.

לסיכום, הן למתן מזון עצמי והן ל-OSS בעכברים יש את היתרון בכך שאינם דורשים קטטר תוך-ורידי, מה שמאפשר דרך בעלת תפוקה גבוהה יותר לבחון את ההשפעות של מניפולציה פרמקולוגית או גנטית של יעדים עצביים המעורבים במוטיבציה. בעוד שבדיקה אופרנטית המשתמשת במזון כחיזוק היא שימושית במיוחד במחקר של ויסות צריכת מזון, OSS מתאימה במיוחד לבחינת מנגנוני חיזוק של גירויים חושיוֹים ועשויה להיות בעלת יישום רחב לבחינת חיפוש חידושים והתמכרות.

פרוטוקול

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

1. כתוב תוכנית לרוץ הפעלות מבחן אופרנטית באמצעות גירויים חזותיים וקוליים מגוונים כמו חיזוק

  1. עבור (FR) מפגשים קבועים יחס: להפוך את המפגשים שעה אחת באורך באור הבית מאוורר מופעל במהלך הפגישה. הפעלות יחס פרוגרסיבי, לעשות מפגשים שעתיים אורך. האם מנופים הן הוארך משך הפגישה ואת לאזן אשר מנוף המיועד "פעיל" לעומת "פעילות" על פני בעלי חיים (משימה מנוף עבור כל חיה לא משנה).
  2. קוד התוכנית באופן כזה שכל חיזוק מגוונת על פי הפרמטרים הבאים:
    • חיזוק לכל אחד המשכים הבאים שנבחרו באקראי: 2, 4, 6 או 8 שניות.
    • חיזוק לכל אחד המנורה הבאה גירוי שיעורי פלאש שנבחרו באקראי: 0.625, 1.25, 2.5, 5 או הרץ, כל אחד עם מחזור עבודה של 50%.
    • כל מנורה גירוי הפלאש אקראי בצד שמאל או בצד ימין של החדר.
    • לספק גירוי שמיעתי למשך חיזוק; במעבדה שלנו, אנו לעורר משאבת עירוי אשר מספק כ -3 dB קול מעל רעש הרקע בחדר.
  3. קוד התוכנית כדי להציג את הערכים הבאים בזמן אמת: 1. מספר בתי מנוף פעילים, 2. מספר בתי מנוף פעיל, 3. מספר החיזוקים, 4. זמן (ב 0.1 במרווחים שנייה).

2. טיפול בבעלי חיים (3 נוהל יום)

  1. לאחר הסתגלות למתקן בעלי חיים, להתחיל בטיפול בבעלי חיים. זה יהיה להרגיל את בעלי החיים כדי להיות הרים והעבירו.
  2. התחל על ידי הנחת הידיים בכפפות לכלוב ולתת להם לשבת במשך 90 שניות. אם העכבר כל לא חקרה את הידיים בזמן הזה, בעדינות להזיז את הידיים כלפי עכברים לחכות לכל אחד לרחרח ו / או מגע הידיים שלך לפני שתמשיך.
  3. בזהירות להרים כל עכבר אחד אחד על ידי בבסיס הזנב ולמקם אותו על היד שלך, במהירות מרימה אותו ולהביא אותו בחזרה למטה, כדי לאפשר את העכבר ללכת את היד לתוך הכלוב.
  4. חזור עבור כל הזמנים עכבר 5-10, תלוי בהתנהגות של העכבר. בפעם האחרונה שזה נעשה, להחזיק את העכבר גבוהה (עם אותו עומד על היד שלך) לתקופה של זמן, תלוי ביום. יום 1: 5 שניות, יום 2: 10 שניות, יום 3: 15 שניות. ודא כי כל עכבר פוגש את הקריטריון הזה היום. ביום 1, לשנות כפפות בין הכלובים.
  5. החל מתאריך 2 הימים חזרה שבץ של החיה בעוד סמן העכבר נמצא על ידך. כמו כן, ביום 2, שוקל את החיות יומי. מרק זנב של כל חיה עם לנוכל לציון מספר הנושא.
  6. אם זריקות תינתן במהלך הניסוי, להתחיל הרגלה עכברים זריקות ביום 2. זה צריך להיעשות אחרי כל העכברים בכלוב טופלו ונפגש הקריטריון היום.

3. נקו ציוד בדיקה

  1. לשטוף מחבת התחתונה עם מים חמים.
  2. נקה קירות החדר אופרנטית ורצפות עם אתנול 30%.
  3. הפעלת תוכנית מבחן שמדליק את האור בבית, מאוורר, ואורות גירוי, מרחיבה מנופים, רשומות בתי מנוף.
  4. ודא שכל האורות ואת האוהדים פועלים כראוי ולבדוק את התוכנית כדי להבטיח שכל בתי מנוף נרשמות.
  5. מנופים נקי עם אתנול 30%.

4. בצע הפעלה אופרנטית (מפגשים צריך להיות 5-6 ימים / שבוע באותו זמן של יום)

  1. לשקול את כל העכבר.
  2. טען את התוכנית לתוך תא כל ויסמנו את הניסוי בהתאם. מנוף פעיל צריך להתקזז בין חיות (כלומר, את הידית פעיל מוקצה המנוף השמאלי למחצית העכברים; את הידית ימינה הוא פעיל החצי השני), אלא את הצד הפעיל מנוף פעם לא משתנה עכבר עכבר כבר מוקצה.
  3. התחבורה כל עכבר לתא המיועד שלה, לסגור את החדר, ולהתחיל את הפגישה.
  4. לאחר הפגישה מסתיימת, מיד להסיר את העכבר מחדש לסמן את הזנב.
  5. החדרים נקיים כמתואר בסעיף 3.
  6. ניתוח נתונים עבור מספר בתי מנוף פעיל פעיל. מספר חיזוקים ו / או דיוק מנוף (פעיל% לוחץ מנוף) יכול להיות גם דיווח. אם העכברים הולכים להיבדק על ההשפעה של טיפול ב-OSS, להבטיח כי כל העכברים להיבדק פגשתי קריטריונים הרכישה (לדוגמה,> 20 מנוף בתי פעיל> 65% לוחץ מנוף פעיל הסופי three FR-1 הפעלות ) לפני תחילת הטיפול.
  7. לאחר הרכישה של FR-1 להגיב, את לוח הזמנים של החיזוק ניתן לשנות (למשל, יחס קבוע גבוה יותר, יחס פרוגרסיבי, יחס אקראי וכו ').

5. נציג תוצאות

דוגמה רכישת ה-OSS של עכברים זכרים C57Bl/6J מוצג באיור 1 (לשכפל מ 23). העכברים עברו בקרה תנאים זהים, למעט העובדה לוחץ על מנוף הידית או לא והתוצאותquence. קבוצה נוספת של עכברים מוצג באיור 2. בניסוי זה, קבוצה אחת של עכברים קיבלו חיזוק OSS, ואילו קבוצה אחרת קיבלה חיזוק מזון. מצאנו כי בתנאים של גישה כרצונך למזון, גם יחס קבוע ומתקדמת להגיב דומים בין OSS ותגובה 10% ודאו (איור 2, A ו-B). זה מאפשר השוואה אפקטיבית של מניפולציה על שני סוגי חיזוקים שונים (חושי מזון) כי ימנע מקעקעת את הפוטנציאל הנובע המדינה רעב או הבדלים שיעור התגובה.

איור 1
איור 1:. ולוחץ על ידי מנוף עכברים OSS בקרות OSS עכברים שקיבלו גירויים חזותיים וקוליים מגוונים הבאים פעיל כל מנוף לחץ (FR-1 לוח זמנים של חיזוקים), בעוד בתי מנוף פעיל לא היה תוצאה. העכברים עברו בקרה באותם תנאים אך לא היה תוצאה של לחיצה או מנוף (מנופים מסומנים 1 ו 2 ו מאוזנים על פני בעלי החיים באותו אופן כי מנופים פעיל פעיל מאוזנים עבור עכברים OSS). מנוף פעילים על ידי לחיצה על עכברים OSS הוגדל ביחס מנוף פעיל הקשת (* p <0.05 ** p <0.01) ואת הידית הלא מחוזקים על ידי לחיצה על שולטת (n = 7 8, $ p <0.05, p $ $ <0.01 ). איור לשכפל מתוך 23.

איור 2
איור 2:. ולוחץ על ידי מנוף עכברים OSS ועכברים מגיבים למזון א) עכברים הגיב על לוח הזמנים FR-1 של חיזוק עבור גירויים OSS או חיזוק מזון (10% ודאו). כל העכברים היו libidum מודעה גישה למזון למשך הניסויים. ב) לאחר FR-1 הפעלות, העכברים היו מתקדמים יחס לוח זמנים פרוגרסיבי (PR) של חיזוק במשך חמישה ימים. הנתונים מייצגים את אמצעי ערכים ימים ארבע וחמש עבור כל חיה. היחס הסופי הושלמה הוא דיווח על הזכות ציר Y ו מתייחס למספר התגובות הנדרש כדי להשיג את חיזוק המתאים (כלומר 30 תגובות נדרשים להשיג את חיזוק ה 10 לאחר השתכרות בעבר nine החיזוקים).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

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

תחושה אופרנטית המבקשים היא אלטרנטיבה יעילה סמים תוך ורידית מינהל עצמי כאשר העכבר הוא בעל החיים של בחירה. העובדה כי לא ניתוח ולא תחזוקה קטטר שנדרש הוא יתרון, שכן הם מהווים מכשולים טכניים משמעותיים העכבר. OSS הוא גם מושך כי הוא עשוי להיות מדידת ההיבטים של חיזוק נבדל החיזוקים טבעיים אחרים כגון מזון.

כדאי לציין כי אמצעים התנהגותיים העכבר יכול להיות משתנה מאוד על פני תנאים סביבתיים שונים 24. הנושא עלה במעבד...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
אין ניגודי אינטרסים הכריז.

תודות

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

פרויקט זה נתמך על ידי NIH מענקים DA19112 (DGW) ו DA026994 (CMO). איור סופק על ידי קתרין Louderback. ניסויים שבוצעו במעבדה ונדרבילט Murine neurobehavioral.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
ערכה לבדיקת ניהול עצמי של תרופות לעכברים: תא רחב במיוחד ומנופים נסוגיםfigure-materials-1 Med Associates, Inc.MED-307W-CT-D1המנופים הם בעלי רגישות גבוהה מאוד (דורשים כ-2 grams כוח) ומותקנים בגובה 2.2 cm מעל הרצפה. נורות גירוי צהובות מותקנות בגובה 2 cm מעל כל מנוף.
ערכת ממשק ותוכנהfigure-materials-2 Med Associates, Inc.MED-SYST-16זוהי הערכה עבור עד 16 תאים.

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Thomsen, M., Caine, S. B. Intravenous drug self-administration in mice: practical considerations. Behav Genet. 37, 101-118 (2006).
  2. Koob, G. F. Animal models of motivation for drinking in rodents with a focus on opioid receptor neuropharmacology. Recent Dev Alcohol. 16, 263-281 (2003).
  3. Koob, G. F., Kenneth Lloyd, G., Mason, B. J. Development of pharmacotherapies for drug addiction: a Rosetta stone approach. Nat Rev Drug Discov. 8, 500-515 (2009).
  4. Arnold, J. M., Roberts, D. C. A critique of fixed and progressive ratio schedules used to examine the neural substrates of drug reinforcement. Pharmacol Biochem Behav. 57, 441-447 (1997).
  5. O'Brien, C. P., Gardner, E. L. Critical assessment of how to study addiction and its treatment: human and non-human animal models. Pharmacology & Therapeutics. 108, 18-58 (2005).
  6. Olsen, C. M., Duvauchelle, C. L. Prefrontal cortex D1 modulation of the reinforcing properties of cocaine. Brain Research. 1075, 229-235 (2006).
  7. Epstein, D. H., Preston, K. L., Stewart, J., Shaham, Y. Toward a model of drug relapse: an assessment of the validity of the reinstatement procedure. Psychopharmacology (Berl). 189, 1-16 (2006).
  8. Kalivas, P. W., McFarland, K. Brain circuitry and the reinstatement of cocaine-seeking behavior. Psychopharmacology (Berl). 168, 44-56 (2003).
  9. Stewart, J. Pathways to relapse: the neurobiology of drug- and stress-induced relapse to drug-taking. J Psychiatry Neurosci. 25, 125-136 (2000).
  10. Olsen, C. M., Winder, D. G. A method for single-session cocaine self-administration in the mouse. Psychopharmacology (Berl). 187, 13-21 (2006).
  11. Rocha, B. A. Differential responsiveness to cocaine in C57BL/6J and DBA/2J mice. Psychopharmacology (Berl). 138, 82-88 (1998).
  12. Caine, S. B., Negus, S. S., Mello, N. K. Method for training operant responding and evaluating cocaine self-administration behavior in mutant mice. Psychopharmacology (Berl). 147, 22-24 (1999).
  13. Colby, C. R., Whisler, K., Steffen, C., Nestler, E. J., Self, D. W. Striatal cell type-specific overexpression of DeltaFosB enhances incentive for cocaine. J Neurosci. 23, 2488-2493 (2003).
  14. Schramm-Sapyta, N. L., Olsen, C. M., Winder, D. G. Cocaine self-administration reduces excitatory responses in the mouse nucleus accumbens shell. Neuropsychopharmacology. 31, 1444-1451 (2006).
  15. Steiner, R. C., Hsiung, H. M., Picciotto, M. R. Cocaine self-administration and locomotor sensitization are not altered in CART knockout mice. Behav Brain Res. 171, 56-62 (2006).
  16. Marx, M. H., Henderson, R. L., Roberts, C. L. Positive reinforcement of the bar-pressing response by a light stimulus following dark operant pretests with no after effect. J Comp Physiol Psychol. 48, 73-76 (1955).
  17. Baron, A., Kish, G. B. Low-intensity auditory and visual stimuli as reinforcers for the mouse. J Comp Physiol Psychol. 55, 1011-1013 (1962).
  18. Stewart, J. Reinforcing effects of light as a function of intensity and reinforcement schedule. Journal of comparative and physiological psychology. 53, 187-193 (1960).
  19. Caggiula, A. R. Cue dependency of nicotine self-administration and smoking. Pharmacol Biochem Behav. 70, 515-530 (2001).
  20. Cain, M. E., Green, T. A., Bardo, M. T. Environmental enrichment decreases responding for visual novelty. Behavioural Processes. 73, 360-366 (2006).
  21. Thompson, T. I. Visual Reinforcement in Siamese Fighting Fish. Science. 141, 55-57 (1963).
  22. Blatter, K., Schultz, W. Rewarding properties of visual stimuli. Exp Brain Res. 168, 541-546 (2006).
  23. Olsen, C. M., Winder, D. G. Operant sensation seeking engages similar neural substrates to operant drug seeking in C57 mice. Neuropsychopharmacology. 34, 1685-1694 (2009).
  24. Crabbe, J. C., Wahlsten, D., Dudek, B. C. Genetics of mouse behavior: interactions with laboratory environment. Science. 284, 1670-1672 (1999).
  25. Crawley, J. N. Behavioral phenotypes of inbred mouse strains: implications and recommendations for molecular studies. Psychopharmacology (Berl). 132, 107-124 (1997).
  26. Belknap, J. K., Metten, P., Beckley, E. H., Crabbe, J. C. Multivariate analyses reveal common and drug-specific genetic influences on responses to four drugs of abuse. Trends Pharmacol Sci. 29, 537-543 (2008).
  27. Mozhui, K. Strain differences in stress responsivity are associated with divergent amygdala gene expression and glutamate-mediated neuronal excitability. J Neurosci. 30, 5357-5367 (2010).
  28. Hefner, K. Impaired fear extinction learning and cortico-amygdala circuit abnormalities in a common genetic mouse strain. J Neurosci. 28, 8074-8085 (2008).
  29. Elmer, G. I., Pieper, J. O., Hamilton, L. R., Wise, R. A. Qualitative differences between C57BL/6J and DBA/2J mice in morphine potentiation of brain stimulation reward and intravenous self-administration. Psychopharmacology (Berl). 208, 309-321 (2010).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

מאמרים קשורים