הדרכת גישה אלפה הפבלובית בחולדות
4 בפברואר 2016
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.
המטרה הכללית של פרוצדורה זו היא לעורר התנהגות קירוב מותנית פבלוביאנית בחולדות. פרוצדורה זו יכולה לסייע במענה לשאלות מפתח בתחום מדעי העצבים ההתנהגותיים, כגון מדוע חלק מהפרטים מסוגלים לעמוד בפיתוי לרדוף אחר רמזי תגמול בעוד שאחרים אינם יכולים לעשות כן. היתרון המרכזי של פרוצדורה זו הוא שהיא מאפשרת לנו למדוד את ערך התמריץ המוטיבציוני של רמזים בנפרד מערכם הניבוי.
את הפרוצדורה הזו ידגים כריסטופר פיצפטריק, סטודנט לדוקטורט במדעי העצבים מהמעבדה שלי. פרוטוקול זה עושה שימוש בתאי התנייה אופרנטית מסחריים בתוך תאי בידוד אקוסטי עם מאווררים למתן רעש סביבתי. בתוך כל תא, ציידו את מגזין הכופתאות בחיישן אינפרא-אדום לזיהוי כניסת הראש.
מקם אותו בדופן הקדמית של כל תא, שלושה סנטימטרים מעל הרצפה, וחבר מדף למסירת כופתיות מזון בטעם בננה במשקל 45 מיליגרם. לאחר מכן, באופן מאוזן, מקם מנוף נסוג כ-2.5 סנטימטרים לכל צד של המכל וכ-3 סנטימטרים מעל הרצפה. למנוף צריכה להיות נורית חיווי LED כדי להפוך אותו לאטרקטיבי יותר.
כדי ללבות את המנוף, הניחו עליו משקולת של 10-gram וכווןו את בורג הכיול עד שהמשקולת תדחוף את המנוף למטה. לאחר מכן, חברו נורה אדומה לתקרת התא מעל למכל. פעולה זו תגביר את בולטות המנוף המואר.
בכך הושלמו ההכנות של התא. הזמינו חולדות Sprague Dawley זכרים בוגרים במשקל שבין 250 ל-300 גרם, ושכנו אותם בזוגות עם הגעתם. השאירו את החולדות ללא הפרעה למשך יומיים לפחות במושבת הדיור לצורך אקלימציה.
יש לתחזק את המושבה במחזור של 12 שעות אור וחושך, ולחולקים גישה חופשית (ad libitum) למזון ולמים. לאחר תקופת הסתגלות ראשונית, יש לטפל בכל חולדה למשך דקה אחת לפחות ביום, במשך מספר ימים. בשני הימים שלפני האימון המוקדם, יש לתת לכל חולדה 15 כיתורי מזון בטעם בננה מדי יום.
חלקו את הכופתיות הללו באופן שווה לצדדים נפרדים של כלוב הבית. עבור פרוטוקול זה, צרו תוכנית אימון מוקדם. התכנות מבוצע בשיטת רישום MEDState.
המדריך זמין באופן מקוון. כתבו תוכנית למסירת 50 כפתורי מזון בלוח זמנים של 30 שניות עם זמן משתנה, חמש דקות לאחר תחילת התוכנית. המרווח הוא בממוצע 30 שניות, אך הוא משתנה באופן אקראי בין אפס ל-60 שניות.
במהלך זמן זה, תאורת הבית האדומה צריכה להיות דולקת, אך המנוף הנסוג צריך להישאר נסוג למשך כל התוכנית. בצעו את האימון המקדים במהלך מחזור התאורה ביום שלפני אימון ה-PCA. הכניסו כל חולדה לתא אופרנט.
סגרו ונעלו את דלת התא. סגרו את דלת ארון בידוד הרעש, והפעילו את התוכנית באופן מיידי. עם השלמת התוכנית, הוציאו את החולדות מהתאים.
יש לתעד את מספר הכופתיות שנצרכו. יש להוציא מהבדיקות המשךות כל חולדה שלא צרכה את כל הכופתיות. בתוכנה, כתבו תוכנית אימון להרצת 25 ניסיונות לאורך כ-40 דקות, שתתחיל דקה אחת לאחר תחילת התוכנית.
במהלך כל ניסוי, הגדירו את המנוף כך שיהיה מואר וייושט לתוך התא למשך שמונה שניות. האור האדום הפנימי דולק תמיד. כאשר המנוף נסוג, הגדירו כי תבוצע הגשה של כדור מזון אחד באופן שאינו תלוי בתגובתו של החולדה.
הפרידו בין כל ניסוי בלוח זמנים של 90 שניות עם משתנה-זמן. המרווח הוא בממוצע 90 שניות אך משתנה באופן אקראי בין 30 ל-150 שניות. הפעילו את תוכנית ה-PCA בדיוק כפי שהופעלה בשלב האימון המוקדם.
לאחר הוצאת החולדות, רשמו את מספר הכופתיות שנצרכו, והשמיעו חולדות שלא צרכו את כל הכופתיות. כעת, באמצעות נתונים שנאספו על ידי התוכנה, חשבו את ציוני מדד ה-PCA. חולדות זכר עברו חמישה מפגשי אימון PCA, במהלכם נרשמו המספר, השהיה וההסתברות של כניסות למגזין ולחיצות על המנוף.
עבור כל מפגש אימון PCA יומי, חושבו מדדי PCA מהמשתנים הללו. מדדי ה-PCA משני מפגשי האימון האחרונים שימשו לסיווג החולדות כ-sign trackers, goal trackers, או כבעלות פנוטיפ ביניים. ה-sign trackers ניגשו בעיקר אל רמז המנוף הקשור לתגמול וכיוונו את התנהגותם לעברו.
במדד ה-PCA, הציונים שלהם נעו בין 5 ל-1. בניגוד לכך, עוקבי מטרה פנו בעיקר והפנו את התנהגותם לעבר מקור אספקת התגמול, מגזין הכופתיות. במדד ה-PCA, הציונים שלהם נעו בין 5 ל-1.
הפנוטיפ הבינוני אינו מטה אף אחת מההתנהגויות. לאחר צפייה בסרטון זה, תהיו בעלי הבנה טובה לגבי הדרך לעורר גישה מותנית פבלוביאנית בחולדות.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
פרוטוקול זה מעורר התנהגות גישה מותנית פבלוביאנית בחולדות, ובכך מאפשר לחוקרים למדוד הבדלים אינדיבידואליים בנטייה לגשת לרמזים הקשורים לתגמול. הוא מספק תובנות לגבי פגיעות להתמכרות והערך המוטיבציוני של רמזים.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- נוירוביולוגיה התנהגותית
- מחקר התמכרויות
- התנהגות מותנית
רקע
- התניה פבלוביאנית היא מושג יסודי במדעי העצבים ההתנהגותיים.
- הבנת הבדלים אינדיבידואליים בעיבוד תגמול היא קריטית למחקרי התמכרות.
- הליך זה מפריד בין הערך המוטיבציוני של התגמול לבין הערך החזוי של הרמזים.
- בפרוטוקול זה נעשה שימוש בתאי התניה תפעולית מסחריים.
מטרת המחקר
- לבחון מדוע חלק מהפרטים עמידים לרמזי תגמול בעוד שאחרים אינם עמידים.
- למדוד את הבולטות התמריצית (incentive salience) המיוחסת לרמזים הקשורים לתגמול.
- לחקור פגיעות להתמכרות באמצעות תגובות התנהגותיות.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- שימוש בתאי התנייה אופרנטית בעלי תכונות בידוד אקוסטי.
- שילוב של חיישן אינפרא-אדום במגזין הפלט (pellet magazine) למדידת כניסת הראש.
- הדגמה של הפרוצדורה על ידי סטודנט לתואר שני במדעי המוח.
- הערכה של התנהגות גישה מותנית בחולדות.
תוצאות עיקריות
- השגה מוצלחת של התנהגות פנייה מותנית פבלוביאנית.
- מדידה של הבדלים אינדיבידואליים בתגובה לרמזי גמול.
- תובנות לגבי ההיבטים המוטיבציוניים של עיבוד גמול.
- השלכות פוטנציאליות להבנת מנגנוני התמכרויות.
מסקנות
- פרוטוקול זה יעיל לחקר התנהגות מותנית בחולדות.
- הוא מספק מסגרת לבחינת פגיעות להתמכרות.
- מחקרים עתידיים יכולים להתבסס על ממצאים אלו כדי להבין טוב יותר את עיבוד התגמול.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
אימון בגישת התנייה פבלוביאנית (PCA) בחולדות מאפשר לצוותים בביו-פארמה לנתח את התכונות המוטיבציוניות של רמזים הקשורים לגמול, ובכך לסייע בהסרת סיכונים מכניסטיים במחקרים על הפרעות נוירו-פסיכיאטריות והתמכרויות. באמצעות כימות הבדלים אינדיבידואליים בהתנהגות המונעת מרמזים, PCA מספקת ביטחון ניבוי עבור תיקוף מטרות ובחירת מודלים תרגומיים. גישה זו מסייעת בקבלת החלטות בשלבי הגילוי המוקדמים ובמיון תיקי פיתוח עבור תוכניות למערכת העצבים המרכזית (CNS) והפרעות התנהגותיות.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר בחינה של ייחוס בולטות תמריצית (incentive salience) לרמזי תגמול, ובכך מבהיר מסלולים התנהגותיים הרלוונטיים לפגיעות להתמכרות.
- תומך בהפחתת סיכונים ביולוגית על ידי הבחנה בין תכונות של רמזים ניבויים לבין תכונות של רמזים מוטיבציוניים במודלים פרה-קליניים.
- מקל על תיקוף של מטרות תפקודיות על ידי קישור פנוטיפים התנהגותיים למנגנונים נוירוביולוגיים בבסיסם.
- מספק מדדים כמותיים לצורך תעדוף של מטרות מועמדות בשרשראות פיתוח נוירו-התנהגותיות.
סריקה ופיתוח בדיקה
- מכין מערכות התנהגותיות שעברו תיקוף לסריקת תרכובות בשלבים הבאים במחקרי התמכרויות ומוטיבציה.
- מנstandardizes את המדידה של התנהגויות sign-tracking ו-goal-tracking לקבלת תוצאים ניתנים לשחזור של הבדיקה.
- מאפשר איסוף נתונים אוטומטי וניתן להרחבה של לחיצות על מנוף וכניסות למגזין לצורך פנוטיפיקה התנהגותית בתפוקה גבוהה.
- תומך בהערכה מהימנה של התערבויות פרמקולוגיות או גנטיות על בולטות תמריצית (incentive salience).
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מתאם פנוטיפים התנהגותיים פרה-קליניים עם סממנים של פגיעות להתמכרות בבני אדם להבטחת רציפות תרגומית.
- מאפשר קידום של תוכניות CNS המותאם לסיכון על ידי אספקת תוצאי קריאה מכניסטיים של התנהגות המונעת מרמזים.
- תומך בהפחתת סיכונים חזויה עבור זיהוי מולקולות מובילות (lead identification) בגילוי תרופות נוירו-פסיכיאטריות.
שילוב נתיבי עבודה וזרימת עבודה
ההכשרה ב-PCA ממוקמת בממשק שבין הגילוי המוקדם לתיקוף פרה-קליני, ומגשרת בין מחקר התנהגותי מונחה-הנחה לבין פיתוח מודלים תרגומיים.
- ביולוגיה של הגילוי: תומך בבדיקת השערות לגבי הערך המוטיבציוני של רמזים ומבהיר מנגנונים התנהגותיים העומדים בבסיס הסיכון להתמכרות.
- סקרינינג: מספק תוצרי כמותיים הניתנים לשחזור (ציוני מדד PCA) להשוואת השפעות של התערבויות בין קבוצות.
- אנליטיקה: מספק מדידות סטנדרטיות של לחיצות על המנוף, כניסות למגזין וזמני השהייה (latency) לצורך ניתוח סטטיסטי חסון.
- מחקר תרגומי: מקשר פנוטיפים התנהגותיים של מכרסמים לנקודות קצה רלוונטיות לבני אדם בהתמכרות ובהפרעות מוטיבציוניות.
- שימוש חוזר ארגוני: מבסס פלטפורמה לביצוע בדיקה התנהגותית שמישנית עבור תוכניות מחקר נוירו-התנהגותיות מגוונות.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את רמת הוודאות החיזויית בתיקוף מטרות ומפחית עמימות מכניסטית במודלים התנהגותיים.
- ערך תפעולי: מאפשר פנוטיפיקה התנהגותית סטנדרטית, ניתנת להרחבה וניתנת לשחזור בין מחקרים שונים.
- ערך אסטרטגי: משפר את קבלת ההחלטות בנוגע להמשך פיתוח (go/no-go) ואת הקצאת ההון בתיקי פיתוח של תרופות למערכת העצבים המרכזית (CNS) ולהתמכרויות.
- השפעה על תיק הפיתוח: תומך בתעדוף מותאם סיכון ובקידום של מועמדים לתרופות נוירו-פסיכיאטריות.
שיקולי יישום
- נדרשת מומחיות בנוירוביולוגיה התנהגותית ובפרוטוקולים של התניה אופרנטית.
- נדרשת גישה לתאי התניה אופרנטית מסחריים עם תוכנה ניתנת לתכנות ומכשור חיישנים.
- נדרש סטנדרזציה בין-צוותית של דירוג התנהגותי ותהליכי ניתוח נתונים.
- ייתכן הצורך בהתאמה עבור זני מכרסמים שונים או נקודות קצה התנהגותיות שונות.
- יש להחיל באופן עקבי קריטריוני החרגה עבור נבדקים שאינם מגיבים כדי להבטיח את שלמות הנתונים.
