10 novembre 2010
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.
L'obiettivo generale di questa procedura è studiare il comportamento motivato nei topi addestrandoli a eseguire una risposta operante per ottenere un rinforzo sensoriale. Questo viene realizzato creando un programma per erogare stimoli sensoriali variabili. Quando l'animale svolge un compito operante, è molto importante che gli animali vengano mantenuti calmi durante la manipolazione; pertanto, l'esperimentatore deve abituare i topi prima del test.
Dopo che i topi si sono abituati, il passo successivo consiste nell'eseguire sessioni di test operante giornaliere secondo una ratio fissa di uno. Infine, lo schema di rinforzo può essere modificato in uno schema diverso, come il ratio progressivo, il ratio casuale o il test con intervallo variabile. Lo schema operante di ricerca della sensazione può essere utilizzato per mostrare variazioni nella risposta operante in seguito a una manipolazione genetica o farmacologica.
Il vantaggio principale di questa tecnica rispetto ai metodi esistenti, come l'auto-somministrazione endovenosa di farmaci nel topo, è che non richiede un addestramento chirurgico né una restrizione alimentare. Oltre a fornire informazioni sul comportamento motivato, la ricerca operante di sensazioni può essere applicata anche a sistemi come la dipendenza da farmaci.
Prima che l'esperimento possa iniziare, gli animali devono prima abituarsi alla manipolazione e al trasporto. Il periodo di abituamento si svolge nell'arco di tre giorni. Dopo che i topi si sono acclimatati al ricovero per animali nel primo giorno di abituamento, inserire le mani guantate nella gabbia e lasciarle ferme per 90 secondi.
Se ogni topo non ha esplorato le mani entro quel periodo, spostare delicatamente le mani verso ciascun topo e attendere che annusi o tocchi le mani prima di procedere. Successivamente, afferrare con attenzione ciascun topo alla base della coda e appoggiarlo sulla mano. Sollevare rapidamente la mano e riabbassarla per permettere al topo di camminare e tornare nella gabbia.
Ripetere questa manovra per ogni topo. A seconda del loro comportamento, possono essere necessarie da cinque a dieci ripetizioni finché il topo non rimane calmo. L'ultima volta, sollevare la mano più in alto e trattenere il topo per cinque secondi.
Il mouse deve rimanere sulla mano per tutto il tempo al fine di soddisfare i criteri della giornata. Ripetere questa procedura per ogni gabbia, cambiando i guanti tra una gabbia e l'altra nel primo giorno di abituazione. Tornare in struttura il giorno successivo per completare il secondo ciclo di abituazione.
Maneggiare ogni topo come nel giorno precedente, posizionandoli sulla mano e permettendo loro di rientrare nella gabbia. L'ultimo sollevamento deve essere mantenuto per 10 secondi. Successivamente, posizionare l'animale sulla mano e accarezzarlo.
La sua schiena. Inoltre, a partire dal secondo giorno, pesare ogni animale e segnare la coda con un pennarello per indicare il numero del soggetto. Nel terzo giorno di abituazione, ripetere i passaggi dimostrati nei primi due giorni, tenendo l'animale sollevato nella mano per 15 secondi. Per il sollevamento finale, pesare ogni topo e rietichettare le code.
Dopo che tutti i topi avranno soddisfatto i criteri previsti per la giornata, saranno abituati e pronti per essere sottoposti ai test. Dovrete prima scrivere il programma che verrà utilizzato per la ricerca della sensazione operante, o programma OSS. Sessioni con rapporto fisso (FR) della durata di un'ora.
Le sessioni con rapporto progressivo o PR devono essere programmate per durare due. Estendere entrambe le leve e controbilanciarle in base a quale leva è designata come attiva o inattiva tra gli animali. L'assegnazione della leva per ciascun animale non cambia mai.
Programmare il software in modo da variare i rinforzi uditivi e visivi. La durata di ciascun rinforzo viene scelta casualmente e può essere di 2, 4, 6 oppure otto secondi. Anche le frequenze di lampeggiamento della lampada vengono scelte casualmente e variano tra 0,625, 1, 2,5 oppure cinque hertz, ciascuna con un ciclo di lavoro del 50%.
I lampeggiamenti della lampada stimolo variano tra il lato sinistro e quello destro della camera. Successivamente, programmare uno stimolo uditivo per tutta la durata del rinforzo. In questo caso, una pompa a infusione emette un suono di circa tre decibel superiore al rumore di fondo nella camera.
Assicurarsi che la camera sia pulita e funzioni correttamente prima di iniziare l'esperimento. Per prima cosa, lavare il vassoio inferiore con acqua calda. Successivamente, pulire la camera operante, le pareti e i pavimenti con etanolo al 30%.
Eseguire un programma di prova che accenda il ventilatore, le luci della casa e quelle dello stimolo, oltre ad estendere e registrare le pressioni della leva. Una volta verificato che tutte le luci e i ventilatori funzionino correttamente, testare il programma per assicurarsi che tutte le pressioni della leva vengano registrate. Infine, pulire le leve con etanolo al 30%. Le sessioni operative devono essere condotte da cinque a sei giorni alla settimana, sempre alla stessa ora ogni giorno.
In questo esempio, gli esperimenti vengono solitamente effettuati tra le 800 e le 1400. Durante la fase scura del ciclo luminoso dell'animale, pesare ogni topo. Prima del test, caricare il programma per ogni camera ed annotare l'esperimento in modo appropriato.
Trasportare ogni topo nella sua camera designata, chiudere la porta e avviare la sessione. Al termine della sessione, rimuovere immediatamente il topo e contrassegnare nuovamente la coda. Pulire le camere come dimostrato in precedenza ed analizzare i dati relativi al numero di pressioni attive e inattive sulla leva.
È inoltre possibile riportare il numero di rinforzi e/o la precisione nell'uso della leva. Tutti i topi devono soddisfare i criteri di acquisizione prima di essere sottoposti al test sull'effetto di un trattamento sull'OSS; devono essere ottenuti più di 20 pressioni della leva attiva e più del 65% di pressioni della leva attiva nelle ultime tre sessioni con rapporto fisso prima di iniziare il trattamento. Dopo l'acquisizione della risposta con rapporto fisso uno, la programmazione di rinforzo può essere modificata.
Ad esempio, un rapporto fisso più elevato, un rapporto progressivo o un rapporto casuale. Qui vediamo un esempio dell'acquisizione di un comportamento di ricerca della sensazione operante. In topi maschi C57, ceppo nero sei J, i topi OSS ricevevano stimoli visivi e auditivi variati dopo ogni pressione della leva attiva.
Mentre le pressioni della leva inattiva non avevano alcuna conseguenza, i controlli, i topi subivano condizioni identiche, tranne per il fatto che non c'era alcuna conseguenza nel premere una delle due leve. In ogni sessione successiva, la pressione della leva attiva da parte dei topi OSS aumentava rispetto alla pressione della leva inattiva. Controllo della pressione.
I topi rappresentati dalle linee grigie non hanno mostrato tale aumento. In questo esempio, un gruppo di topi ha ricevuto un rinforzo OSS. Mentre un altro gruppo ha ricevuto un 10% di ensure come rinforzo alimentare quando era consentito l'accesso ad Liam; le frequenze di risposta al cibo per OSS e per il rinforzo alimentare sono aumentate in modo simile nel tempo.
Nell'esempio successivo, i topi sono stati sottoposti a un programma di rinforzo con rapporto progressivo per cinque giorni. I dati qui riportati rappresentano le medie dei valori dei giorni quattro e cinque per ciascun animale. Il rapporto finale completato è indicato sull'asse Y destro e si riferisce al numero di risposte richieste per ottenere il corrispondente rinforzo, come dimostrato per la risposta con rapporto fisso.
Rapporto progressivo. I tassi di risposta erano simili tra rinforzi OSS e alimentari. Utilizzando questo metodo, è possibile confrontare l'effetto di una manipolazione su due tipi diversi di rinforzo, sensoriale e alimentare, senza i possibili fattori confondenti derivanti dallo stato di fame o da differenze nel tasso di risposta.
In conclusione, il comportamento operante di ricerca della sensazione fornisce uno strumento unico per studiare i meccanismi molecolari alla base del rinforzo sensoriale e potrebbe inoltre fornire uno strumento per lo studio della dipendenza da droghe.
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Questo protocollo descrive un metodo per lo studio del comportamento motivato nei topi, utilizzando stimoli sensoriali come rinforzi. Consente ai ricercatori di indagare l'apprendimento operante senza addestramento preliminare né restrizione alimentare.
La ricerca operante della sensazione (OSS) nei topi fornisce un modello comportamentale ad alto rendimento e non invasivo per analizzare i meccanismi neurali alla base del comportamento motivato e del rinforzo. Questo approccio consente ai team preclinici di valutare l'impatto di manipolazioni genetiche o farmacologiche sui processi di rinforzo rilevanti per la dipendenza e la ricerca di novità, senza le interferenze legate a interventi chirurgici o alla restrizione alimentare. L'OSS supporta la validazione precoce degli obiettivi terapeutici e la riduzione del rischio meccanicistico nei portafogli di scoperta legati a disturbi neuropsichiatrici e alla dipendenza.
OSS si integra nel percorso dalla scoperta alla fase preclinica permettendo test basati su ipotesi riguardo i meccanismi neurali, la validazione di bersagli e la caratterizzazione fenotipica del comportamento in topi geneticamente o farmacologicamente modificati.