מאמר שיטה

הדרכת גישה אלפה הפבלובית בחולדות

10.9K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/53580

⸱

4 בפברואר 2016

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

במאמר זה

סיכום

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לעורר התנהגות גישה מותנית פבלובית בחולדות. ניתן להשתמש בהליך זה כדי למדוד הבדלים אינדיבידואליים בנטייה להתקרב ולייחס בולטות תמריצים לרמזים הקשורים לתגמול ולחקור פגיעות התמכרות.

תקציר

רמזים כי הם זיווג מותנה עם גירויים בלתי מותנים, מתגמל יכול לרכוש נכסים מתגמלים עצמם באמצעות תהליך המכונה בייחוס חשיבות תמריץ, או את הטרנספורמציה של גירויים ניטראליים לתוך אטרקטיבי, "רצו" גירויים מסוגלים למעשים מניעים. גישה מותנית הפבלובית (PCA) מפתחת לאחר המצגת עצמאי תגובת גירוי מותנה (CS; למשל, מנוף) היא שמנבא את המסירה של גירוי מותנה (ארה"ב, לדוגמה, גלולת מזון) וניתן להשתמש בו כדי למדוד תמריץ בולט במהלך אימונים, שלוש דפוסים. תגובות מותנות של (CRS) יכול לפתח:. כניסת מעקב אחר התנהגות (CS-מכוון CR), התנהגות מעקב מטרה (ארה"ב מכוון CR), ומענה ביניים (הן CRS) כניסה עוקב מייחסים חשיבות תמריץ לתגמל הקשורות רמזים והם פגיעים יותר שבה נגרמת קיו של סמים מבקשים וכן התנהגויות התמכרות קשורה אחרים, מה שהופכים PCA סירהליך יקר entially ללימוד פגיעות התמכרות. כאן אנו מתארים חומרים ושיטות בשימוש כדי לעורר התנהגות PCA חולדות כמו גם לנתח ולפרש התנהגות PCA בניסויים בודדים.

מבוא

המעבר של שימוש בסמים כדי התמכרות כרוך יחסי הגומלין המורכבים שבין 1,2 למידה פבלובית ואינסטרומנטלית. במהלך התנהגויות תרופת לקיחת תרופה שוחרות, פעולות ותוצאות נלמדות באמצעות תהליכים אינסטרומנטלית; עם זאת, מערכת יחסים בין גירויים (למשל, רמזים הקשורים לסמים) והטבות גם נלמדים באמצעות תהליכים פבלובית. רמזים הפבלובית לרכוש ערך מנבא, אך הם יכולים גם לרכוש ערך 3 מוטיבציה תמריץ, לפיו הם הופכים אטרקטיביים, רצוי, ומסוגלים בקידום ושמירה שוחרת גמול התנהגות 4.

נהלים רבים חוקרים גמול למידה בחיות, לעומת זאת, אינם מאפשרים את הַתָרַת סְבַך של חזוי לעומת למידת מוטיבצית תמריץ. בשנת מנהל עצמי נהלי סמים, למשל, הן תלויות אינסטרומנטליות הפבלובית בדרך כלל מועסק, כך חולדות ללמוד לבצע פעולה (למשל, אף-פוקיng, ידית לחיצה, וכו ') על מנת לקבל תוצאה (כלומר, עירוי סמים תוך ורידית). התוצאה המתגמלת גם היא זיווג עם גירויים הפבלובית (למשל, תאורה של נמל אף-לתקוע, מצגת אור קיו, צליל של המשאבה אינפוזיה, תחושת interoceptive של אספקת נוזלים לתוך זרם דם, וכו '). זה בדרך כלל לא ברור בנהלים אלה אם רמזים תומכים פעולות מטרתית פשוט בגלל היחסים החזויים שלהם עם הפרס, או אם רמזים רכשו נכסי מוטיבצית תמריץ משלהם.

על מנת לבודד את ערך מוטיבצית תמריץ ניסיוני מהערך החזוי של גירויים הפבלובית, במעבדה שלנו משתמשת בגישה מותנית הפבלובית הליך (PCA) על מנת לזהות חולדות מייחסות חשיבות תמריץ לתגמל הקשורים רמזים. במהלך אימון, גירוי מותנה (CS; למשל, מנוף) בתגובה-עצמאית מנבאת את delivery של גירוי מותנה (ארה"ב, לדוגמה, גלולת מזון). במהלך אימונים מרובים, שלושה פנוטיפים לפתח: לחתום מעקב (תגובה מותנית מכוונת CS [CR]), מטרת מעקב (ארה"ב מכוון CR), ומענה ביניים (הן CRS). לקבלה-עוקב מטרה (GTS), הקל CS מנוצל כמנבא של משלוח הפרס; עם זאת, עבור הכניסה עוקב (STS), הקל CS מיוחסת עם חשיבות תמריץ, הופך להיות אטרקטיבי ורצוי. בסקירה זו, אנו המתארים את הציוד, ההתקנה, ועיבוד הנתונים הדרוש כדי לבצע הליך PCA. בנוסף, אנו מספקים תוצאות נציג של אימון PCA, להתוות שיקולים ניסיוניים חשובים, ולדון השירות המשוער של נהלי PCA בחקירת התמכרות והפרעות נוירו-פסיכיאטריות אחרות.

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

פרוטוקול

כל הנהלים אושרו על ידי הוועדה הכלל אוניברסיטאית על השימוש והטיפול של בעלי חיים (UCUCA; אוניברסיטת מישיגן, אן ארבור, מישיגן).

ציוד 1. ותוכנה

  1. השג תאים מסחריים אופרנטית והתקנים. ראה חומרי טבלה.
  2. אימון התנהגות בתאי התניה אופרנטית חולדה (רוחב 24.1 ס"מ × גובה 20.5 ס"מ עומק x 29.2 ס"מ), הממוקם בארונות הפחתת-קול עם אוהדים אוורור לספק רעש הסביבה.
  3. לצייד כל תא עם מגזין גלולה (קיבול), במיקום מרכזי בקיר 21.6 ס"מ רוחב מול תא אופרנטית 3 ס"מ מעל הרצפה רשת נירוסטה. ודא כי מגזין הגלול מכיל חיישן אינפרא אדום כי הוא מסוגל לאתר ערכי ראש לתוך מכשיר.
  4. חבר את המגזין הגלול מנפק גלול, אשר מספקים כדורי מזון בטעם בננה (45 מ"ג).
  5. באופן נגדי מאוזן, עמדה אחת נשלף leVer (CS) כ 2.5 ס"מ מכל צד של כלי קיבול גלולה (ימין או שמאל) 3 ס"מ מעל הרצפה רשת נירוסטה.
  6. ודא כי הידית מכילה אור לבן LED בתוכו לעשות את הידית המורחבת יותר ויזואלית בולט.
  7. אם תוך כדי שימוש בידית נשלף, לכייל את הידית על ידי הצבת משקל כיול 10 גרם על גבי הידית, ולאחר מכן התאמת בורג הכיול (הממוקם על גבי המכשיר) עם מפתח ברגים אגוז hex עד משקל בפני עצמו הוא מסוגל לדכא את הידית.
  8. לצייד בית-אור אדום בחלק העליון של החדר על הקיר ממול קיבול המגזין.
    הערה: אור הבית אדום משמש להגדלת הבולטות של מנוף המואר.

2. הדרכה PCA

  1. זוג ללא צורך במיקור חוץ זכר בוגר חולדות ספראג Dawley (250-300 גרם) עם ההגעה ולהשאיר אותם ללא הפרעה במשך ימים לפחות במושבת הדיור, אשר נשמרו על מחזור 12 שעות אור / חושך.
  2. בעדינות להתמודד eaעכברוש ch 1 דקות לפחות ליום יומיים כדי לאקלם את החולדות מגע יד אדם. ספק גישה כרצונך חולדות למזון ומים במושבת הדיור.
  3. להכיר חולדות עם כדורי מזון בטעם הבננה ידי צבת כדורים מזון בכלובים בביתם (כ -15 כדורים לכל חולדה) במשך ימים, החל שלושה ימים לפני אימון PCA.
    הערה: אם חולדות הם שוכנו זוג, כדאי לחלק את הכדורים באופן שווה על שני צדדים של הכלוב הביתה.
  4. תוכנית Pretraining
    הערה: כל תיכנות שלנו מתבצע באמצעות סימון MEDState (עבור מד Associates, תוכנה), ואת המדריך זמין באופן מקוון (mednr.com/pdf/doc003_MedPCProgramr.pdf). תוכניות נכתבות כמסמכי טקסט לא מעוצב (למשל, ASCII או טקסט DOS) באמצעות MedState סימון, נשמרו עם הסיומת הראויה (כלומר, [filename] .mpc), ואחר כך תרגם באמצעות תכנית MED-PC, חוצת IV. כל הצעדים האלה ניתנים ביתר פירוט הפר הנ"לgramming ידנית.
    1. צור תכנית pretraining המספק חמישים כדורים מזון על דקות משתנה זמן (VT) 30 שניות זמני 5 לאחר תחילת התכנית (כלומר, גלולת מזון אחד מועברת בממוצע כל 30 שניות, אבל מסירה בפועל משתנים באופן אקראי בין 0- 60 שניות).
    2. כתוב את תכנית pretraining כזה שאור הבית אדום הדולק, אך המנוף נותר חזר בו למשך התכנית (כ -25 דקות).
    3. בצע pretraining וכל ניסויים עתידיים במהלך מחזור אור.
    4. יום אחד לפני אימון PCA, למקם כל חולדה לתוך התא אופרנטית, קרוב ולסגור את דלת החדר, ולסגור את דלת ארון הפחתה-קול.
    5. הפעילו את תוכנית pretraining בהקדם האפשרי לאחר הצבת כל חולדה בתא שלה.
    6. הסר כל עכברוש מהחדר שלה בהקדם האפשרי לאחר סיום התכנית.
    7. רשום את מספר כדורי הנצרכות לכלול חולדות אינם צורכים את כלכדורים מן בדיקות נוספות.
  5. צור תוכנית אימונים PCA המספק 25 ניסויים כ 40 דק ', החל מיום 1 דקות לאחר תחילת התוכנית.
    1. כתוב את התכנית כך שבמהלך כל ניסוי שהידית מורחבת לתוך התא והאירה במשך 8 שניות.
    2. תכנית הכחשת מנוף להיות ומייד אחריו המשלוח עצמאי-התגובה של גלולת מזון אחד לתוך המגזין הגלול.
    3. פרד בין משפט על פי לוח זמנים שני 90 VT (כלומר, רחבת מנוף ומסירת גלולת מזון עוקבת מתרחשות בממוצע כל 90 שניות, אבל מסירה בפועל משתנים באופן אקראי בין 30-150 שניות).
    4. מניח כל חולדה לתוך תא מיזוג, קרוב ולסגור את דלת החדר, ולסגור את דלת ארון הפחתה-קול.
    5. הפעילו את תוכנית האימונים PCA בהקדם האפשרי לאחר הצבת כל חולדה בתא שלה.
    6. הסר כל עכברוש מהחדר שלה בהקדם האפשרי לאחר סיום התכנית.
    7. Eחולדות xclude שאינם צורכים כל כדורי מן בדיקות נוספות.

3. עיבוד נתונים

  1. להעביר מידע הפלט גיליון אלקטרוני (למשל, מסמך אלקטרוני).
  2. יצירת פרופיל המפיקה פרטים מזהים (מספר הנושא, תאריך התחלה, שעת התחלה, ומספר מסגרת) וכן מידע פלט (מספר וזמן המתנה של בתי מנוף וערכי המגזין).
    הערה: בניסויים, ערכי מגזין הלא CS המחולצים גם על ידי הפרופיל. הגדר ערכי המגזין הלא CS כערכי לתוך המגזין המתרחשות מחוץ התקופה 8 שניות CS ובמהלך שניות 90 VT (כלומר, 60-120 שניות) התקופה שבה המנוף לא תוארך.
  3. בהמשך לעבד את הנתונים על ידי מכסת השהיות כניסה לחץ מגזין מנוף ב 8 שניות (כלומר, משך המצגת CS). זו יכולה להיות מושגת בגיליון האלקטרוני באמצעות הפונקציה IF: IF (X> 8,8, X).
  4. חישוב ציוניעבור הטיית דיווח (כלומר, מספר כולל של בתי מנוף וערכי מגזין לישיבה; [בתי מנוף - ערכי מגזין] / [בתי מנוף + ערכי מגזין]), ציון חביון (כלומר, השהיה ממוצעת לבצע מנוף לחץ או כניסת מגזין במהלך פגישה; [החביון כניסת מגזין - מנוף חביון העיתונות] / 8), והבדל הסתברות (כלומר, שיעור בתי מנוף או ערכי מגזין; [הסתברות מנוף עיתונות - הסתברות כניסת מגזין]) 5.
    הערה: עם נוסחאות אלה, כל ציוני צריך לנוע בין 1.0 ו -1.0.
  5. חישוב ציון מדד PCA עבור כל חולדה על ידי ממוצעי ההטיה בתשובתה, חביון ציון, והבדל הסתברות בתוך כל פגישה אישית.
    הערה: הציון במדד PCA צריך לנוע בין 1.0 ו -1.0.

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

תוצאות

מצאנו כי 5-7 הפעלות יומיות של אימון PCA מספיקה כדי חולדות פנוטיפ כמו STS, GTS, המגיבים ביניים (IRS), למרות חולדות ניתן לאמן נוספת המבוסס על הצרכים של מעבדה או ניסוי מסוים. Phenotyping מבוסס על עשרות מדד PCA, המחושבים על ידי חישוב ממוצע הטיית דיווח, ציון חביון, והבדל ההסתברות מפגשים אישיים כפי שתואר לעיל בפרוטוקול. פנוטיפים נקבעים על ידי חישוב ממוצע הציונים PCA המדד מן האימונים שני PCA האחרון (כלומר, הפעלות 4 ו -5 אם יש בסך הכל חמישה אימוני...

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

דיון

אימון PCA יכול לשמש כדי לקבוע וריאציה בודדת הנטייה לייחס חשיבות תמריץ לרמזים מותנים, אשר נטען להיות מרכיב החשוב של פגיעות התמכרות. לדוגמא, זה כבר הוכיח בעבר כי STS מייחס חשיבות תמריץ הוא רמזי המזון ותרופות 6, ושניהם באוכל רמזים הקשורים לסמים להפעיל האזורים במוח דומה בתוך מעגל amygdalo-striatal-התלמוס ב STS 7. יתר על כן, STS יותר אימפולסיבי 8, פגיע שב נגרם קיו של התנהגות תרופה שוחרת 7,9, ולחפש רמזים הקשורים לסמים למרות השלכות שליליות

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

גילויים

למחברים אין מה לחשוף.

תודות

עבודה זו מומנה על ידי המחלקה לפסיכיאטריה של אוניברסיטת מישיגן (U032826; JDM), המכון הלאומי לשימוש בסמים (NIDA; K08 DA037912-01; JDM) ומלגת בוגרי מדע והנדסה להגנה לאומית (NDSEG) של משרד ההגנה (DoD) (CJF).

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

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
תא בדיקה אופרנטי מודולרי סטנדרטי עם חלק עליון שונה עבור RatMed Associates, Inc.ל-ENV-008CTTop יש חריץ גישה לרצועות לאספקת תרופות או מערכות רתמה אחרות; מגיע עם ENV-008CTC (הכנסת כיסוי) לחריץ גישה
הנחתת קול PVC מורחבMed Associates, Inc.חבילת הפעלה ENV-022V
PCI עבור עד שישה עשר ChambersMed Associates, Inc.MED-SYST-16בהתבסס על מספר התאים האופרנטיים, MED-SYST-8 (חבילת הפעלה PCI עבור עד שמונה תאים) זמינה גם
SmartCtrlMed Associates, Inc.כבל אוניברסלי DIG-716P2
, 25′ (7.6 מ')Med Associates, Inc.SG-210CBבהתבסס על הצרכים האישיים, SG-210CB-50 (כבל אוניברסלי, 50 ופריים; [15.2 מ']) זמין גם
ב-18″ (45.7 ס"מ) 3 פינים Mini-MolexMed Associates, Inc.SG-216Aבהתבסס על הצרכים האישיים, SG-216A-2 (2′ [61.0 ס"מ] Mini-Molex עם 3 פינים) זמין גם
כבל חשמל, 25 ו-prime; (7.6 מ') Med Associates, Inc.SG-210CP-25
רצפת רשת נירוסטה עבור RatMed Associates, Inc.ENV-005בהתבסס על העדפה, ENV-005A (רצפת רשת נירוסטה לעכבר) זמין גם כן 
פסולת לשימוש חוזר PanMed Associates, Inc.ENV-007-P3
עבור תא בדיקה מודולרי סטנדרטיMed Associates, Inc.ENV-008-FP
מתקן גלולות מודולרי לחולדה, 45 מ"גMed Associates, Inc.ENV-203M-45
שקע גלולה, שוקת מסוגMed Associates, Inc.ENV-200R2Mבהתבסס על העדפה, ENV-200R1M (גלולה קליטה, סוג) זמין גם כן 
מנוף נשלףMed Associates, Inc.ENV-112CMמכויל ל-25 גרם; יש לכוונן ל-10 גרם לפני אימון גישה מותנית פבלובית
Retractable Lever Cue LightMed Associates, Inc.תאורת בית ENV-112CML
עבור RatMed Associates, Inc.ENV-215M
100 mA, חבילה של 10 MedAssociates, Inc.SG-800Rבצבע אדום; לשימוש עם כדורי ENV-215M (תאורת בית לחולדות
), 45 מ"ג, תזונה מטוהרת לפרימטים, בטעם בננהBio-ServF005950,000/קופסה 
תא חבילת פאנל מילוי נורות חלופיות

מקורות

  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).

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

PCA

מאמרים קשורים