Questo protocollo ha lo scopo di consentire ai ricercatori di condurre esperimenti progettati per testare questi aspetti della dipendenza utilizzando la preferenza di luogo condizionata e i saggi di sensibilizzazione comportamentale locomotoria.
Articolo metodologico
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Questo protocollo ha lo scopo di consentire ai ricercatori di condurre esperimenti progettati per testare questi aspetti della dipendenza utilizzando la preferenza di luogo condizionata e i saggi di sensibilizzazione comportamentale locomotoria.
Si pensa che le esperienze gratificanti con le droghe creino forti associazioni contestuali e incoraggino l'assunzione ripetuta. A loro volta, esposizioni ripetute a droghe d'abuso provocano alterazioni durature nella funzione cerebrale di individui vulnerabili, e queste alterazioni persistenti probabilmente servono a mantenere i comportamenti disadattivi di ricerca e assunzione di droghe caratteristici della dipendenza/dipendenza2. Nei roditori, l'esperienza di ricompensa e le associazioni contestuali sono spesso misurate utilizzando il test di preferenza di luogo condizionato, o CPP, in cui viene misurata la preferenza per un contesto precedentemente accoppiato con un farmaco. La sensibilizzazione comportamentale, d'altra parte, è un aumento di un comportamento indotto da farmaci che si sviluppa progressivamente nel corso di esposizioni ripetute. Poiché i comportamenti sensibilizzati possono spesso essere misurati dopo diversi mesi di astinenza dal farmaco, a seconda della dose e della durata dell'esposizione iniziale, sono considerati correlati osservabili della plasticità indotta dal farmaco duratura. I ricercatori hanno trovato questi saggi utili per determinare i substrati neurobiologici che mediano gli aspetti della dipendenza, nonché per valutare il potenziale di diversi interventi nell'interrompere questi comportamenti. Questo manoscritto descrive protocolli di base ed efficaci per la CPP del topo e la sensibilizzazione comportamentale locomotoria alla cocaina.
La ricerca volta a comprendere la tossicodipendenza utilizzando modelli animali deve adottare una varietà di approcci per affrontare ciascuna delle componenti assortite che ostacolano il successo del trattamento, tra cui ricompensa/rinforzo/motivazione e ritiro e ricaduta, così come la persistenza generale che complica ulteriormente questi problemi nella dipendenza. Poiché si ritiene che le esperienze gratificanti associate all'assunzione di una droga d'abuso motivino l'uso successivo, gli studi incentrati sulle associazioni farmaco-contesto possono essere particolarmente utili per comprendere i meccanismi cerebrali che contribuiscono all'assunzione e alla ricerca di droghe. Uno di questi saggi, la preferenza di luogo condizionata (CPP) è un metodo ad alto rendimento per confrontare le differenze di gruppo nella sensibilità alla ricompensa. L'interpretazione tradizionale del compito coinvolge il condizionamento classico, o pavloviano, in cui uno stimolo condizionato (CS) è accoppiato con uno stimolo incondizionato (UCS) e, dopo molteplici accoppiamenti, il CS suscita lo stesso comportamento dell'UCS (tuttavia, vedi39,40). In teoria, gli animali imparano ad associare uno stato interocettivo (ricompensa o avversione) a segnali contestuali. L'intensità relativa avversiva o appetitiva dello stato interocettivo viene quindi valutata determinando la preferenza dell'animale per i segnali contestuali. L'uso del condizionamento del luogo per misurare le associazioni farmaco-ricompensa risale almeno al 1957, a uno studio che utilizzava la morfina su ratti in un labirinto a Y3,4. Negli ultimi decenni, le variazioni di questo metodo sono state ampiamente utilizzate per studiare la preferenza di luogo e l'avversione nei roditori a vari stimoli, e rimane particolarmente utile nello studio delle associazioni indotte da droghe d'abuso. Nella ricerca sulle tossicodipendenze, il test è stato utilizzato per valutare le proprietà gratificanti di un certo numero di farmaci e il contributo di diversi sistemi cerebrali e proteine alla ricompensa dei farmaci (per le recensioni, vedi5-7,44). Sebbene esistano metodi superiori per valutare i fattori che contribuiscono alla tossicodipendenza, in particolare l'autosomministrazione di farmaci, la CPP è un approccio semplice e molto più accessibile per misurare la funzione di ricompensa.
La maggior parte dei protocolli attuali per la preferenza e l'avversione condizionata al luogo (CPA) utilizzano un apparato che consente ai roditori di avere accesso a due camere distinte, tramite una porta o una camera di collegamento più piccola. Le distinzioni tra le due camere sono spesso basate, come minimo, su segnali visivi e tattili, tra cui il colore delle pareti e la struttura del pavimento, ma a volte includono altri elementi, come i segnali olfattivi. I progetti "distorti" in genere tentano di invertire una preferenza innata preesistente per una camera rispetto all'altra, come quella che i roditori generalmente mostrano per una camera nera rispetto a quella bianca. I progetti "imparziali" mirano a creare una preferenza per una delle due camere che inizialmente erano ugualmente attraenti, controbilanciando casualmente l'assegnazione a una delle due camere all'interno di un gruppo. Un design "equilibrato" viene utilizzato quando gli animali mostrano piccole preferenze, ma non preferiscono, come gruppo, la stessa camera. Gli obiettivi di quest'ultimo disegno sono di produrre 1) punteggi di preferenza pre-test per la (eventuale) camera accoppiata con cocaina che non siano significativamente diversi tra i gruppi sperimentali e 2) preferenza trascurabile per la camera accoppiata con cocaina al pre-test, sia positiva che negativa8. Il design bilanciato è ideale per l'uso con le camere descritte, che utilizzano pregiudizi contraddittori per il colore delle pareti (nero su bianco) e il pavimento (filo su barra), risultando in una distribuzione approssimativamente uguale di piccole preferenze per entrambi i lati bianco e nero in diversi animali. I calcoli di bilanciamento sono descritti più dettagliatamente di seguito.
Durante il condizionamento, gli animali vengono esposti a un farmaco e rapidamente inseriti in uno di questi due ambienti per un periodo di tempo limitato. L'esposizione avviene tipicamente tramite iniezione intraperitoneale (i.p.) o talvolta sottocutanea (s.c.), sebbene siano stati sviluppati anche paradigmi per l'autosomministrazione endovenosa (i.v.)9 e le infusioni intracraniche38 in un apparato di preferenza di luogo. Questi accoppiamenti sono integrati da accoppiamenti non farmacologici (veicolo) della stessa durata condotti nella camera opposta, che possono avvenire lo stesso giorno degli accoppiamenti farmacologici o in giorni separati. In generale, quando viene permesso loro di esplorare l'apparato dopo il condizionamento, gli animali trascorreranno più tempo dove hanno ricevuto un farmaco gratificante (cioè uno che gli esseri umani e gli animali si autosomministreranno volontariamente), mentre eviteranno un luogo in cui è stato somministrato loro un farmaco che ha indotto la malattia (ad esempio, il cloruro di litio). Diversi studi sono stati dedicati all'ottimizzazione delle condizioni per la preferenza di luogo a diverse droghe d'abuso (per la revisione, vedi7). Le dosi di cocaina (i.p.) per i topi variano generalmente da 1 a 20 mg/kg, con dosi inferiori a 5 mg/kg spesso utilizzate per analizzare l'alta sensibilità in un gruppo. In genere sono necessari due o più accoppiamenti di farmaci per i topi adulti10 e la lunghezza di questi accoppiamenti è una considerazione importante. Dosi molto basse di cocaina richiedono un condizionamento immediato e breve, probabilmente perché questo metodo cattura il periodo più gratificante dell'esposizione. Periodi di condizionamento ritardati o molto lunghi possono portare a nessuna preferenza, o possono addirittura indurre avversione11,12. Qui viene presentato un metodo di base per ottenere una preferenza di luogo condizionata alla cocaina nei topi adulti.
Sebbene il test CPP sia un metodo ideale per valutare l'apprendimento correlato alla ricompensa e la memoria delle associazioni farmaco-contesto, la sensibilizzazione comportamentale è probabilmente più facile da eseguire e consente la valutazione dei cambiamenti che si sviluppano nel corso del trattamento ripetuto. Conosciuta anche come tolleranza inversa, i comportamenti sottoposti a sensibilizzazione sono incrementalmente migliorati rispetto alle esposizioni ripetute a una particolare droga d'abuso, in particolare agli psicostimolanti, ed è noto che la sensibilizzazione incrociata si verifica tra alcune, ma non tutte, di queste droghe. Una delle prime valutazioni della sensibilizzazione locomotoria indotta dalla cocaina, in particolare, nei roditori è stata pubblicata nel 197613. Un certo numero di laboratori ha dimostrato che la locomozione sensibilizzata è rilevabile molto tempo dopo la cessazione della droga, a seconda della durata originale, della posizione e della dose di esposizione14-17, e l'attuale protocollo è stato utilizzato per rilevare la sensibilizzazione fino a 10 mesi dopo sette giorni (30 mg/kg) di trattamento con cocaina nei topi18. Il test può essere eseguito utilizzando tecnologie di fotoraggio o di tracciamento video, in apparecchiature di diverse dimensioni e forme, semplificando l'esecuzione per molti laboratori. La natura robusta, la semplicità e la persistenza della sensibilizzazione locomotoria rendono la sua valutazione una parte ideale dell'esame dei meccanismi di base dei cambiamenti duraturi nel comportamento indotto dai farmaci.
Come viene approfondito nella discussione, una considerazione importante quando si esegue il test di sensibilizzazione locomotoria è se il farmaco viene somministrato nell'ambiente domestico o nella gabbia di prova. Per sfruttare la robusta sensibilizzazione che si verifica quando la somministrazione del farmaco avviene al di fuori della gabbia domestica, questo protocollo utilizza questo metodo. Tuttavia, è stato osservato che quando gli animali non sono adeguatamente abituati a un nuovo ambiente prima dell'esposizione al farmaco, il primo giorno si verifica un effetto soffitto indotto dalla novità, che può mascherare parzialmente o completamente la natura progressiva della sensibilizzazione. È probabile che ciò rappresenti effetti sinergici di attivazione locomotoria del farmaco insieme alla novità e, sebbene i meccanismi alla base di tali effetti possano essere interessanti, il metodo descritto è progettato per ridurre il ruolo della novità e consentire di misurare gli effetti del farmaco in modo più indipendente. Mentre ci si aspetta che questo metodo sarà utile nella valutazione di altri farmaci sensibilizzanti locomotori, ha valutato principalmente la sua efficacia con la cocaina nei topi C57BL/6.
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Tutte le procedure sperimentali sono state approvate dal Comitato Istituzionale cura degli animali e Usa McLean Hospital. NOTA: La seguente protocollo descrive un approccio unico al CPP e locomotore sensibilizzazione, molti dettagli di cui differiscono da altri protocolli di successo (ad esempio, luce- vs test scuro fase, consecutiva contro somministrazione intermittente, etc.). Novizi possono desiderare iniziare con questi protocolli, o semplicemente usarli come guide, adattando alterazioni dalla letteratura sulla base del presupposto dell'esperimento (s) a portata di mano. sono descritti metodi di misurazione automatizzati; tuttavia, è possibile utilizzare non automatizzato per ogni saggio (cioè, registrazione video, mano scoring).
1. place-preference
2. locomotore Sensibilizzazione
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Risultati rappresentativi del dosaggio CPP sono mostrate in Figura 6 con wild-type topi C57BL / 6N a circa nove settimane di età. Il disegno dello studio era un fattoriale misto 2 x 3, con una variabile entro soggetti di prova (pre e post) e tra soggetti variabile del trattamento (soluzione salina e cocaina 5 e 10 mg / kg). Una RM ANOVA ha mostrato una significativa interazione tra test e trattamento (F 2,20 = 3.68, p <0,05), che è stato interpretato in luogo dei ...
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Questo protocollo illustra metodi place preference e locomotore sensibilizzazione, ciascuno dei quali può essere utilizzato dal laboratorio media di valutare aspetti della plasticità comportamentale indotta da farmaci. Come con la maggior parte dei test comportamentali, ci sono altre considerazioni degne di là del protocollo di base. Innanzitutto, ciascuna di queste tecniche può essere concepito come avente due fasi, l'induzione ed espressione. "Asincrono" comprende lo sviluppo del comportamento per CPP si...
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Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari concorrenti.
Gli autori ringraziano Karen Dietz e Shari Birnbaum per la precedente input su considerazioni di progettazione comportamentali e Lauren Peca per un aiuto con test comportamentali. Gli autori riconoscono anche il generoso sostegno della Simons Foundation (Simons Fondazione Initiative Autism Research Grant a CWC), NIDA (DA008277, DA027664, e DA030590 a CWC, F32DA027265 a LNS e F32DA036319 a RDP), la Fondazione FRAXA ricerca e Eleanor e Miles Shore Fellowship Program (supporto borsa di studio a LNS), e il John Kaneb Fellowship Program (supporto borsa di studio per MT).
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Cocaina cloridrato USP | Mallinckrodt Pharmaceuticals | 0406-1520 | L'acquisto e l'uso (sostanza controllata di Tabella II) per scopi di ricerca richiede la conformità e la licenza secondo la legge statale e federale. |
| Preferenza di luogo condizionata, Apparato a tre scomparti con porte e luci manuali per Mouse | Med-Associates Inc. | MED-CPP-MS & MED-CPP-3013 | Il nostro laboratorio ha utilizzato queste scatole; tuttavia, molte scatole alternative sono disponibili e accettabili. |
| PAS-Home Monitoraggio dell'attività della gabbia Array di fotoraggi | San Diego Instruments | 2325-0223 e 7500-0221 | Il nostro laboratorio ospita questi array all'interno di camere costruite su misura, come descritto nel testo. Ci sono alternative disponibili. |
| Salviette disimpregnanti monouso Sani-Cloth | PDI | 13872 |
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