細胞外ドーパミン(DA)の急激な変動は、哺乳類の報酬処理と動機付け行動の両方を媒介します。この原稿では、覚醒して自由に動くラットのテイスタントが急速なドーパミン放出をどのように変化させるかを決定するために、高速スキャンサイクリックボルタンメトリー(FSCV)と経口タスタント投与の併用について説明します。
方法論記事
細胞外ドーパミン(DA)の急激な変動は、哺乳類の報酬処理と動機付け行動の両方を媒介します。この原稿では、覚醒して自由に動くラットのテイスタントが急速なドーパミン放出をどのように変化させるかを決定するために、高速スキャンサイクリックボルタンメトリー(FSCV)と経口タスタント投与の併用について説明します。
Phasic DAの放出は、報酬指向の行動を媒介する上で重要な役割を果たします[1-3]。しかし、一次報酬が位相性DAの放出をどのように変化させるかを分離して研究することは、意思決定プロセスや報酬を獲得するための報酬指向の運動行動など、位相性DAの放出を変化させる可能性のある行動的または認知的プロセスが同時に発生することによって複雑になることがよくあります。現在の研究では、経口カニューレを介したテイスタント送達と組み合わせたin vivo高速スキャンサイクリックボルタンメトリー(FSCV)を使用して、テイスタントに対する位相DA応答を分離します。この技術は、選択と行動をバイパスし、ラットの口蓋にテイスタントを直接注入する際の細胞外DA放出を調べることができます。
FSCVは、高い時間的および空間的分解能を持つ電気化学的手法であり、サブセカンドスケール(10Hz分解能)で離散的な局所領域(約100μm)でのDA放出の測定を可能にします。経口内送達とFSCVの組み合わせは、従来のマイクロダイアリシス法では調べられない、タスタントに対する迅速な「リアルタイム」DA応答を観察できるという利点を提供します。さらに、報酬または報酬関連の手がかりに応答した位相性DA放出は、FSCVの10〜20 nM検出閾値を超える20〜100 nMの濃度で発生します[4]。FSCVの高い空間分解能により、側坐核(NAc)などの小さな脳領域のサブ領域からの記録も可能になります。したがって、FSCV とテイスタントの口腔内注入の組み合わせは、テイスタントまたは他の刺激が覚醒して行動する動物の位相 DA 放出をどのように変化させるかを研究するための理想的なモデルです。実際、これらの技術により、報酬と嫌悪感のあるテイスタントが細胞外DA放出をどのように変化させるかを調査する実験が可能になりました[5]。
過去10年間で、FSCV分析は、薬物依存モデルにおける位相DAメカニズムの役割を特定するために、静脈内薬物送達[6]およびラット自己投与パラダイム[7, 8]と成功裏に組み合わされてきました。さらに、FSCV と組み合わせた経口送達は、コカインの利用可能性と組み合わせたテイスタント キューが、感情的な影響を反映する位相 DA 放出と行動反応をどのように調節するかを調べるために使用されています [3]。この経口内およびFSCV組み合わせ方法論は、紙巻きたばこや溶解性たばこ製品に添加されるメントールや経口甘味料などの香料に対する相性DA反応を調べるためにも強力に利用できます[9-11]。タバコ製品に添加される香料の多くは食欲をそそるものですが[9-11]、これらの香料が報酬のある快楽価と一致する方法で相性DA放出を増加させるかどうかは不明です。実際、紙巻たばこおよび溶解性たばこ製品に添加される香料は、DA報酬系に直接影響を与える可能性があり、ドーパミン作動性メカニズムを通じて作用して、紙巻たばこや他のたばこ製品の報酬価に影響を与える可能性があります。したがって、FSCVと組み合わせた経口送達は、フレーバー剤が急速なDA放出をどのように調節するかについての新たな理解を提供することができます。経口内およびin vivoのFSCV法を組み合わせた方法、およびそのような研究から得られたデータを使用することは、香料とニコチンがどのように相互作用してDAシグナル伝達を変化させ、ニコチン強化を調節するかを決定する将来の研究も促進できます。さらに、このような研究から得られたデータは、たばこ製品香料に関する規制上の決定に情報を提供するために使用できます。
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すべての実験は、実験動物の管理と使用に関する健康(NIH)ガイドの国立研究所に従って行ったとエール大学施設内動物管理使用委員会(IACUC)によって承認されました。
1)手術前の準備
2)複合口腔内手術および頭蓋内カニューレ挿入手術(約75分)
覚醒中3)ボルタンメトリーレコーディング、自由に動くラット
4)電極のキャリブレーション
5)データ解析
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口腔内カテーテル注入と組み合わせFSCVはどのようにスクロース、食欲味物質を試験するために使用した、側坐核コア内の相性DA放出を調節します。以前は味物質の点滴に、電気刺激(150μA、60ヘルツ、24パルス、赤いバーで示される)VTAのは、側坐核における相性DA放出( 図1)において強い増加を生成図1上の電位のカラープロットを示します。 z軸上のy軸、x軸上の時間と、現在の(偽色として表されます)。カラープロットの下に時間トレース対DAの濃度です。時間に対する濃度は、ドーパミンの酸化電位における電流対時間のトレースを使用して測定した電極のポスト較正以下の濃度に変換した(破線の白線で示します)。時間トレースに対するこのDA濃度は、PCAのトレーニングセットの一部として使用されました。
スクロースのトレーニングセットを取得した後、25点滴(10%、注入あたり200μl)を、すべての1-3分を与えました。相性DA放出のスクロース変調の例としては、 図2および図3に示されている。
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FSCVと組み合わせた口腔内味物質の送達は、経口香味料に「リアルタイム」DA応答の分析を可能にします。成功したDAの測定のために必要とされるプロトコルにおける3つの重要なステップがあります。まず、経口カテーテルの適切な注入は、風味剤を送達するために重要です。カテーテルは、第一大臼歯の後ろに挿入し、所定の位置にくさび止めされていることを保証することは開通性を失うことから、カテーテルを防止し、動物によって偶発的な脱落を防止します。回復後の最初の数日の間にカテーテルをフラッシュすると、最初の2、3日中に動物に与えられるソフト食べ物は手術後、カテーテルを詰まらせる可能性があるので、また重要です。第二に、電極の品質を自由に移動するラットにおける信号対雑音比を増加させるために重要です。いくつかの例では、視覚的に高品質と良好な状態であるように思われる電極は、まだノイズの多い信号を与えることができます。この問題を解決する一つの方法は、(d)に、ベースラインの記録を取ることですorsal線条体(硬膜下の4ミリメートル)。電極は、あまりにも多くのノイズを生成する場合、電極を取り出し、前のNACコア記録部位に(硬膜下6〜7ミリメートル)の実験を行うに新しい...
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著者らは開示するものは何もない。
この出版物で報告された研究は、NSF大学院研究員(RJW)と国立衛生研究所の国立薬物乱用研究所、およびFDAタバコ製品センター(CTP)の賞番号P50DA036151(EJNおよびNAA)によって支援されました。内容は著者の責任であり、必ずしも国立衛生研究所の公式見解を表すものではありません。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 刺激電極 | PlasticsOne | MS303/2-A/SPC | ご注文の際は、電極用台座カニューレの下に 22 mm カットをリクエスト |
| BioAnalytical Systems | MD-2251 | ||
| ガラス毛細管 | A-M システム | 624503 | |
| カーボンファイバー | Thornel | T650 | |
| 電極プーラー | Narishige International | PE-22 | |
| 神経ログ刺激アイソレータ | デジタイマー株式会社 | DS4 | |
| 熱収縮 | 3M FP-301 | ||
| 電極用絶縁電線 | スクワイアズエレクトロニクス | カスタム | L 3.000 x 1.000s x 1.000s UL1423 30/1 BLU |
| マイクロマニピュレーター | イリノイ大学シカゴ校、エンジニアリング機械工場 | ||
| エポキシ | ITW Devcon | 14250 | "5分エポキシ" |
| パーフルオロ-3,6-ジオキサ-4-メチル-7オクテンスルホン酸とテトラフルオロエチレン | イオン | パワーLQ-1105 | すなわち、ナフィオン |
| シルバーペイント | GCエレクトロニクス | 22-023 | |
| 電源 | BK精密 | 9110 | |
| チューブ口腔内カテーテル | Intramedic | 427426 | PE 100, I.D. = 0.86 mm; O.D. = 1.52 mm |
| Tubing for intra-oral infusion | Fischer Scientific | 02-587-1A | I.D. 1/32"; O.D. 3/32" |
| シリンジポンプ for flow cell | Pump Systems Inc. | NE 1000 | |
| 外科用セメント | デンツプライ コーキング | 675571および675572 | |
| エアアクチュエータ | VICI | A60 | 6 ポジション デジタル |
| バルブ インターフェース デジタル バルブ インターフェース | VICI | DVI | 230 VAC |
| クワッド ヘッドステージ | ノースカロライナ大学、電子施設 | ||
| UEI 電源 | ノースカロライナ大学、エレクトロニクス施設 | ||
| UEI ブレイクアウトボックス | ノースカロライナ大学、エレクトロニクス施設 | ||
| テイスタントシリンジポンプ用電源 | Med Associates | SG-504 | |
| Tastant シリンジポンプ | Med Associates | PHM-107 | |
| タングステン微小電極 | MicroProbes | WE30030.5A3 | |
| 銀線リファレンス with AgCl | InVivoメートル法 | E255A | |
| ショ糖 Σ | 80497 | ||
| 塩化マグネシウム | Σ | M8266 | |
| クロイドナトリウム | Σ | S7653 | |
| 過塩素酸 | 244252 | ||
| 塩酸 (4 M) | Σ | 54435 | |
| 水酸化ソイダム | Σ 306576 | ||
| 過酸化水素 | Sigma | H1009 | |
| ドーパミン塩酸塩 | Sigma | H8502 | |
| TarHeel HDCV ソフトウェア | ノースカロライナ大学チャペルヒル | 校ソフトウェアをリクエストする必要があります:ソフトウェアリクエストページへのリンクはこちら |
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