Sensation operante in Cerco il mouse

Sommario

In questo protocollo si descrive un metodo di apprendimento operante mediante stimoli sensoriali come rinforzo nel topo. Non richiede alcuna formazione precedente o restrizione alimentare, e permette lo studio del comportamento motivato, senza l'utilizzo di un rinforzo farmacologiche o naturali come il cibo.

Abstract

I metodi operanti sono potenti strumenti comportamentali per lo studio del comportamento motivato. Questi metodi di "autoamministrazione" sono stati ampiamente utilizzati nella ricerca sulla dipendenza da sostanze a causa della loro elevata validità costruttiva. Gli studi operanti forniscono ai ricercatori uno strumento per l'indagine preclinica di diversi aspetti del processo di dipendenza. Ad esempio, i meccanismi di rinforzo acuto (sia da farmaco che non da farmaco) possono essere testati mediante strumenti farmacologici o genetici per determinare la capacità di un bersaglio molecolare di influenzare il comportamento di autoamministrazione^1-6. Inoltre, i comportamenti di ricerca del farmaco o del cibo possono essere studiati in assenza del rinforzatore primario, e la capacità di composti farmacologici di interrompere questo processo rappresenta un modello preclinico per l'individuazione di bersagli molecolari e composti che potrebbero essere utili nel trattamento della dipendenza^3,7-9. Un problema nell'esecuzione di studi di autoamministrazione endovenosa di farmaci nel topo è la difficoltà tecnica nel mantenere la pervietà del catetere. I tassi di abbandono in questi esperimenti sono elevati e possono raggiungere il 40% o più^10-15. Un altro problema generale legato all'autoamministrazione di farmaci è distinguere quali effetti farmacologicamente indotti del rinforzatore producono comportamenti specifici. Ad esempio, la misurazione degli effetti di rinforzo e degli effetti neurologici degli psicostimolanti può essere confusa dai loro effetti psicomotori. I metodi operanti che utilizzano il cibo come rinforzatore possono evitare queste insidie, anche se la loro utilità nello studio della dipendenza da sostanze è limitata dal fatto che alcune manipolazioni che alterano l'autoamministrazione di farmaci hanno un impatto minimo sull'autoamministrazione di cibo. Ad esempio, la lesione della dopamina mesolimbica o l'eliminazione del recettore della dopamina D1 riducono l'autoamministrazione di cocaina senza avere un impatto significativo sull'autoamministrazione di cibo ^12,16.

A stimoli sensoriali è stata attribuita la capacità di sostenere una risposta operante come rinforzatori primari (cioè non rinforzatori condizionati)^17-22. Stimoli uditivi e visivi vengono auto-somministrati da diverse specie^18,21,23, sebbene sorprendentemente poco si conosca sui meccanismi neurali alla base di questo tipo di rinforzo. Il modello di ricerca operante della sensazione (OSS) rappresenta un modello robusto per ottenere l'auto-somministrazione sensoriale nel topo, consentendo lo studio dei meccanismi neurali importanti nel rinforzo sensoriale²⁴. Un ulteriore vantaggio dell'OSS è la possibilità di esaminare topi mutanti per differenze nel comportamento operante che potrebbero essere rilevanti per la dipendenza. Abbiamo riportato che topi knockout per il recettore della dopamina D1, precedentemente dimostrati carenti nell'auto-somministrazione di psicostimolanti, non riescono inoltre ad acquisire l'OSS²⁴. Questo risultato è unico poiché questi topi sono in grado di apprendere un compito operante quando viene utilizzato il cibo come rinforzatore. Mentre gli studi operanti che impiegano il rinforzo alimentare possono essere utili nello studio del comportamento motivato in generale e dei meccanismi alla base del rinforzo alimentare, come menzionato sopra, questi studi presentano limitazioni nell'applicazione allo studio dei meccanismi molecolari della dipendenza da droghe. Pertanto, potrebbero esistere substrati neurali simili che mediano il rinforzo sensoriale e quello da psicostimolanti, distinti dal rinforzo alimentare, rendendo l'OSS un modello particolarmente interessante per lo studio dei processi legati alla dipendenza da droghe. Il grado di sovrapposizione tra altri bersagli molecolari dell'OSS e quelli delle droghe rinforzanti non è chiaro, ma rappresenta un argomento su cui stiamo attualmente indagando. Sebbene alcuni aspetti della dipendenza, come la resistenza all'estinzione, possano essere osservati con l'OSS, abbiamo riscontrato che l'escalation ²⁵ non si verifica in questo modello²⁴. Curiosamente, l'escalation dell'assunzione e alcuni altri aspetti della dipendenza si osservano con l'auto-somministrazione di saccarosio²⁶. Pertanto, quando si desiderano procedure operative non farmacologiche per studiare processi legati alla dipendenza, è possibile scegliere tra rinforzatori alimentari o sensoriali in base alla domanda specifica da indagare.

In conclusione, sia l'auto-somministrazione di cibo che l'OSS nel topo presentano il vantaggio di non richiedere un catetere endovenoso, consentendo un approccio ad alto rendimento per studiare gli effetti di manipolazioni farmacologiche o genetiche su bersagli neurali coinvolti nella motivazione. Mentre i test operanti che utilizzano il cibo come rinforzo sono particolarmente utili nello studio della regolazione dell'assunzione di cibo, l'OSS è particolarmente adatto per studiare i meccanismi di rinforzo degli stimoli sensoriali e potrebbe avere ampie applicazioni nello studio della ricerca di novità e delle dipendenze.

Protocollo

1. Scrivi programma da eseguire sessioni di test operante con vari stimoli visivi e uditivi come rinforzo

1. Per il rapporto fisso (FR) sessioni: rendere le sessioni di un'ora in lunghezza con luce casa e ventilatore acceso durante la sessione. Per le sessioni rapporto progressivo, rendono le sessioni di due ore di lunghezza. Hanno entrambe le leve prorogato per la durata della sessione e contrappeso che è designato leva "attiva" contro "inattivi" tra animali (assegnazione leva mai per ogni animale modifiche).
2. Codice del programma in modo tale che ogni rinforzo varia in base ai seguenti parametri:
   • ogni rinforzo ha una delle seguenti durate scelti a caso: 2, 4, 6 o 8 sec.
   • ogni rinforzo ha uno dei tassi di stimolo seguenti lampada flash scelto a caso: 0,625, 1,25, 2,5 o 5 Hz, ognuno con un duty cycle del 50%.
   • ogni stimolo lampada flash in modo casuale a sinistra oa destra della camera.
   • fornire uno stimolo uditivo per tutta la durata del rinforzo; nel nostro laboratorio, abbiamo innescare una pompa per infusione, che garantisce un suono di circa 3 dB il rumore di fondo nella camera.
3. Codice del programma per visualizzare i seguenti valori in tempo reale: 1. Numero di pressioni della leva attivo, 2. Numero di pressioni della leva inattivi, 3. Numero di rinforzi, 4. Tempo (in incrementi di 0,1 secondi).

2. Trattare gli animali (3 procedura di giorno)

1. Dopo acclimatazione alla struttura animale, iniziare occupano degli animali. Questo abituare gli animali ad essere raccolto e trasportato.
2. Inizio mettendo le mani guantate nella gabbia e lasciandoli riposare per 90 sec. Se ogni mouse non ha indagato le mani in quel momento, muovere le mani verso il mouse e attendere ciascuno di annusare e / o contattare le mani prima di procedere.
3. Con attenzione raccogliere ogni mouse uno per uno dalla base della coda e metterla sulla vostra mano, alzando rapidamente e riportarla verso il basso per consentire il mouse per camminare fuori della tua mano nella gabbia.
4. Ripetere per ogni momento del mouse 5-10, a seconda del comportamento del mouse. Il tempo finale è fatto questo, tenere alto il mouse (con in piedi sulla vostra mano) per un periodo di tempo, a seconda del giorno. Giorno 1: 5 sec, 2 ° giorno: 10 sec, 3 ° giorno: 15 sec. Garantire che ogni mouse soddisfa questo criterio per la giornata. Il giorno 1, cambiare i guanti tra gabbie.
5. A partire dal 2 ° giorno, il colpo dorso dell'animale, mentre il mouse è sulla vostra mano. Anche il 2 ° giorno, cominciare peso gli animali ogni giorno. Segna coda ogni animale con un pennarello per indicare il numero soggetto.
6. Se iniezioni sarà dato durante l'esperimento, i topi cominciano abituare alle iniezioni nel Day 2. Questo dovrebbe essere fatto dopo che tutti i topi in gabbia sono state manipolate e soddisfaceva il criterio per la giornata.

3. Pulire e verificare attrezzature

1. Lavare tegame fondo con acqua calda.
2. Pulire le pareti della camera operante e pavimenti con il 30% di etanolo.
3. Eseguire un programma di test che si accende la luce casa, ventilatore, e le luci stimolo, si estende leve, e registra presse a leva.
4. Assicurarsi che tutte le luci e ventilatori funzionino correttamente e testare il programma per garantire che tutte le macchine a leva sono registrati.
5. Leve pulito con il 30% di etanolo.

4. Eseguire sessione operante (sessioni dovrebbero essere 5-6 giorni / settimana alla stessa ora del giorno)

1. Pesare ogni mouse.
2. Caricare il programma in ogni camera e annotare l'esperimento in modo appropriato. La leva attivo dovrebbe essere controbilanciato tra animali (ad esempio, la leva attivo è assegnato alla levetta sinistra per la metà dei topi, la leva destra è attivo per l'altra metà), ma il lato leva attivo non cambia mai una volta che il mouse di un mouse è stato assegnato.
3. Trasporto ogni mouse alla sua sezione designata, chiudere la camera, e avviare la sessione.
4. Dopo la sessione termina, rimuovere immediatamente il mouse e ri-segnare la coda.
5. Camere pulite come descritto nella Sezione 3.
6. Analizzare i dati per numero di presse a leva attivi e inattivi. Numero di rinforzi e / o l'accuratezza leva (presse a leva% attivo) può anche essere segnalato. Se i topi stanno per essere testati per l'effetto di un trattamento su OSS, in modo che tutti i topi da testare hanno incontrato i criteri di acquisizione (ad esempio,> 20 presse a leva attiva e> 65% presse a leva attiva per ultime tre sessioni di FR-1 ) prima dell'inizio del trattamento.
7. Dopo l'acquisizione della FR-1 risponde, il programma di rinforzo può essere modificato (per esempio, un più alto rapporto fisso, rapporto progressivo, rapporto casuale, ecc.)

5. Rappresentante Risultati

Un esempio di acquisizione da parte di sesso maschile OSS topi C57BL/6J è illustrato nella figura 1 (riprodotto da ^23). Topi di controllo sottoposti a condizioni identiche, tranne che preme la leva su entrambi leva non ha avuto conseguenzesequenza. Un'altra coorte di topi è mostrato nella Figura 2. In questo esperimento, un gruppo di topi hanno ricevuto rinforzi OSS, mentre un altro gruppo ha ricevuto rinforzi cibo. Abbiamo scoperto che in condizioni di accesso ad libitum a cibo, sia rapporto fisso e progressivo rispondere sono simili tra OSS e la risposta per il 10% Assicurare (Figura 2, A e B). Questo permette un confronto efficace di una manipolazione su due diversi tipi di rinforzo (sensoriale e alimentare) che evita confonde potenziale risultante dallo stato di fame o le differenze nel tasso di risposta.

Figura 1:. Presse a leva da topi OSS e OSS controlli topi hanno ricevuto vari stimoli visivi e uditivi successivo attiva la leva stampa (FR-1 programma di rinforzo), mentre preme la leva inattivo avuto alcuna conseguenza. Topi di controllo ha subito le stesse condizioni ma non ci fu alcuna conseguenza o di premere la leva (leve sono denotate 1 e 2 e si contrappongono tra gli animali nello stesso modo che le leve attivi ed inattivi sono controbilanciati per i topi OSS). Leva attiva premendo dai topi OSS è stata aumentata rispetto alla leva inattivo premendo (* p <0,05, ** p <0,01) e non armato leva premendo da controlli (n = 7 8, $ p <0,05, $ $ p <0,01 ). Figura riprodotto da ^23.

Figura 2:. Presse a leva da topi OSS e topi rispondere per il cibo A.) I topi hanno risposto su una FR-1 programma di rinforzo per stimoli OSS o rinforzo alimentare (10% Assicurare). Tutti i topi avevano accesso ad libidum al cibo per tutta la durata degli esperimenti. B.) Dopo FR-1 sessioni, i topi sono stati avanzati a un rapporto progressivo (PR) programma di rinforzo per cinque giorni. Dati rappresentano il mezzo di valori da quattro giorni e cinque per ogni animale. Il rapporto finale completa è riportata sulla destra asse Y e si riferisce al numero di risposte necessarie per ottenere il rinforzo corrispondente (cioè 30 risposte devono ottenere il rinforzo 10 ^° dopo la precedente guadagnare nove rinforzi).

Discussione

Sensazione operante ricerca è una valida alternativa alla droga per via endovenosa di auto-somministrazione quando il mouse è l'animale di scelta. Il fatto che né interventi chirurgici né manutenzione catetere è necessario è vantaggioso, in quanto questi sono significativi ostacoli tecnici nel topo. OSS è anche interessante perché si può misurare aspetti di rinforzo distinto da altri rinforzi naturali come il cibo.

E 'utile notare che le misure comportamentali nel topo può essere mol...

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Pacchetto per test di auto-somministrazione di farmaci per topo: camera extra-larga e leve retrattili	Med Associates, Inc.	MED-307W-CT-D1	Le leve sono ultra-sensibili (richiedono circa 2 grammi di forza) e sono montate a 2,2 cm dal pavimento. Lampade stimolo gialle sono montate a 2 cm sopra ciascuna leva.
Pacchetto interfaccia e software	Med Associates, Inc.	MED-SYST-16	Questo pacchetto è destinato a un massimo di 16 camere.