薬物の強化のための新規装置および方法

このビデオでは、従来の条件付け場所好みの手法と自己投与の手続きを組み合わせた、薬物乱用の研究における新しいアプローチを実演します。まず、2つの異なるオペラント環境に対するベースラインの好みを決定します。次に、ラットが一方の特徴的なオペラント環境においてのみコカインを自己投与する、自己投与セッションを開始します。

条件付けの後、動物がどちらのオペラント環境で過ごすかを選択する時間を測定し、場所の選好性の変化および薬物自己投与率を測定して、それらの相関を分析します。こんにちは、テキサス大学オースティン校薬学部薬理・毒性学部門のChristine Elle博士の研究室のAllison Fiduciaです。そして、私はChristine Elleです。

本日は、ラットにおける薬物の強化および依存を研究するために、さまざまな方法で活用できる新しい装置についてご紹介します。当研究室では、この手順を用いてコカインの自己投与による条件付け効果を研究しています。それでは始めていきましょう。

薬物強化実験の準備を開始するために、まず雄ラットに餌の報酬を得るためのレバー押し訓練を行います。次に、薬物自己投与に使用する静脈内カテーテルを作製します。カテーテルはステンレス製カニューレとCelesteチューブで構成し、メタノールと水でフラッシュ洗浄する必要があります。

手術当日の準備中に風乾させ、70% ethanolで洗浄します。カテーテルの準備が完了したら、薬剤の自己投与を可能にするため、ラットに頸静脈カテーテル留置術を施します。実験中は、2.5〜4% isof fluorineでラットを麻酔します。

次に、頭部と胸部を剃毛し、ベタジン溶液で患部を消毒します。その後、手術後の個体を滅菌パッドの上に安置します。動物群に戻す前に、数時間ラットを観察してください。

0.9%生理食塩水、ヘパリン、およびメントン溶液0.1 mLを用いて毎日フラッシングを行い、カテーテルの開通性を維持します。実験に使用するコカインを調製するため、動物の体重に応じた適切な投与濃度の等張生理食塩水に溶解させます。動物と薬剤投与の準備が整いました。次に、実験で使用する装置について説明します。実験に使用する装置は、2つのシングルレバーチャンバーで構成されており、ハウスライトと刺激灯、および自発運動量を測定するための3組のフォトビームが装備されています。

チャンバーは、構築されたプレキシガラス製のアレイによって連結されています。アレイは、白いストライプが入った2枚の黒い壁と2枚の金属製壁、透明なプレキシガラス製の天井、および白いプレキシガラス製の床で構成されています。2つのオペラントチャンバーには、取り外し可能な金属製ケージ底部の鋼製格子棒床が設置されています。

オペラントチャンバー内に視覚的および嗅覚的な手がかりを配置し、互いに区別可能な独自の環境を構築します。一方の環境では、被検体はコカイン注射を受けることができ、もう一方の環境では、生理食塩水注射のみを受けることができます。

視覚的手がかりには、ケージの前後壁および上面に取り付けられた白色または黒色のフェルト素材を用います。嗅覚的手がかりには、チャンバーのロッド床下に配置した、油ベースのローズまたはシナモンの香りを染み込ませた綿球を用います。実験中の反応および自発活動データは、med PCソフトウェアを搭載したMed Pentium 100 megahertzコンピュータで記録します。

実験装置を確認しましたので、次にデータの収集方法について説明します。実験手順は数日間にわたって行われ、まず2日間のベースライン嗜好性テストを実施し、続いて8日間または16日間の薬物自己投与セッションを行い、最後に条件付け場所嗜好性テストで締めくくります。ベースラインの嗜好性測定を開始するには、ラットを中央通路に置き、両方のオペラントチャンバーにアクセスできる状態で20分間保持します。

ラットをチャンバーに入れた直後に、ビデオカメラ、Med PCソフトウェアプログラム、およびタイマーを同時に起動します。20分後、ラットをチャンバーから取り出し、ホームケージに戻します。最後のベースラインテストの翌日から、薬物自己投与セッションを開始します。

まず、感覚手がかりを配置し、次にプレキシガラスの中央通路からチャンバーへのアクセスを遮断するためのパネルを設置します。次に、動物のカテーテル入口を固定された薬物シリンジに接続してセッションを開始します。最初に、動物をチャンバーに入れます。

オペラントチャンバーの扉を閉じた後、med PCプログラムとタイマーを開始し、1時間 cocaine にアクセスできるようにします。Cocaine は、漸進比率（プログレッシブレシオ）強化スケジュールを用いて投与されます。このスケジュールでは、次の cocaine 注射を受けるために、レバー押し回数を段階的に増やす必要があります。

各投与は、1回あたり体重1kgにつき0.75mgの用量で、隔日に行います。代替環境においても、生理食塩水の投与に漸増比率（progressive ratio）スケジュールを用います。各自己投与セッションの終了後、薬液チューブからラップを外し、チャンバーから取り出して、ホームケージに戻します。

最後の自己投与セッションの翌日に、条件付け場所嗜好性テストを実施します。このテストの手順は、ベースライン測定時と同じです。それでは、データの評価および分析方法について見ていきましょう。

データ評価において、実験者は盲検法によるグループ割り当てを行い、動物が各コンパートメントで過ごした時間を決定します。実験者はビデオテープを確認し、装置に配置されてから5分後を開始点とする15分間において、コンパートメント間の出入り回数をカウントします。これらの手順は、ベースラインの嗜好性とCPPテストスコアの決定に使用したものと同様です。

ベースライン測定値とコンディショニング後のCPPスコアの差を用いて、薬物のコンディショニング効果を判定します。コンディショニング後の差分スコアは、CPPテスト中に薬物と対にしたコンパートメントで過ごした時間から、顕著な刺激と対にしたコンパートメントで過ごした時間を差し引いて算出します。ベースラインの差分スコアも同様に算出し、これをCPP差分スコアから差し引きます。

ベースラインからテストセッションまでのスコアの変化について統計解析を行うことで、薬物条件付けの効果を判定できます。ここに、ベースラインとCPPテストスコアの代表的なグラフを示します。CPPテストスコアはベースラインスコアよりも有意に高く、コカイン環境への嗜好性が示されました。

ここでは、条件付け相関分析による総薬剤離脱反応とCPP差分テストスコアの結果を示します。コカイン長期投与群のみが、薬剤離脱反応とCPPテストスコアの間に有意な正の相関を示しました。以上で、伝統的な条件付け、場所好みの形成、および自己投与法を組み合わせ、ラットにおける薬物強化を研究するための新しいアプローチについて説明しました。

この手順を行う際は、適切な記録を保持することが重要です。以上となります。ご視聴ありがとうございました。皆様の実験の成功をお祈りいたします。