実験用ラットに求めてコカインのフットショック誘発性回復を勉強するための手順
January 6th, 2011
復職の手続きとして知られている再発の動物モデルは、薬物探索に再発のストレスの役割を研究するために広く使用されている。ここで、我々は、穏やかな、断続的な電気フットショックへの急性曝露を経由して実験用ラットに求めてコカインの回復を誘導する方法で報告する。
このビデオでは、コカイン探索に対するストレスと再発との関係を体系的に研究する手順を示しています。実験用ラットでは、ラットはまず、12時間の明るい暗サイクルの暗期または活動期に、毎日複数回のセッションでレバープレス反応を行うことにより、コカインを静脈内自己投与するように訓練されます。次に、コカイン強化レバーのプレス応答は、応答条件強化を差し控えることにより、複数のセッションで消滅します。
その後、消滅したレバーを押す動作は、以前にコカインで強化されたレバーへのアクセスを与えられる直前に、動物を断続的な足のショックにさらすことによって復活します。足のショックによるコカイン探索の復活は、いくつかの研究グループによって確実に達成されている効果ですが、特定のパラメタル変数に敏感である可能性があります。私たちが説明するプロトコルは、ラットのコカイン探索の信頼性が高く堅牢なフットショック誘発性回復を達成するために、これらのパラメーターを最適化するための成功した努力を反映しています。
今日ここで説明する方法とそのバリエーションは、薬物中毒の分野における主要な問題を検討するために使用でき、特に、ストレスと薬物探索への再発との関係を媒介する基本的な行動的および神経生物学的メカニズムを調べるために使用できます。足のショックによるコカイン探索の復活を研究するために使用される機器には、それぞれが音減衰エンクロージャー内に含まれる一連の標準オペラントチャンバーが含まれています。すべての機器は、Med Associates Incorporatedによって供給されています。
各オペラントチャンバーには2つの格納式レバーが装備されており、どちらもステンレス鋼の棒の床から6.5センチメートルの高さにあります。白い刺激光は、1つのレバーのすぐ上にあります。いわゆるアクティブレバーとそのレバーの応答により、刺激光が同時に点灯し、上端のチャンバーのすぐ外側の棚にある輸液ポンプが作動します。
防音筐体内では、もう一方のレバー、いわゆる非アクティブレバーがチャンバー内で延長されたままになります。すべての実験手順を通じて、このレバーで応答することは何の影響もありません。最後に、各チャンバーは、スクランブラーを介してスチールロッドの床に定電流、断続的かつ回避可能な電気フットショックを供給するように装備されています。
すべての実験条件、データの記録と統合は、試験室と中央コンピュータとの間のインターフェースを介して行われます。オペレーティングミッドアソシエイトソフトウェア。明るい暗いサイクルの暗い段階または活動的な段階で発生する各毎日のセッションの前に、ハウジングルームでラットの体重を量り、次にそれらをオペラントチャンバーに移します。
最初のコカイン自己投与セッションの24時間前に、ラットが1回の2時間のセッション中にオペラントチャンバーに慣れることができます。このセッションでは、毎日のトレーニングセッションの開始時にアクティブレバーを引っ込め、非アクティブレバーを伸ばし、スプリングとチューブアセンブリを頭蓋骨に取り付けられたカニューレに接続し、ラットをオペラントチャンバーに入れます。カニューレは、右頸静脈に外科的に埋め込まれたセレスタカテーテルに接続されており、静脈内薬物送達を可能にします。
ラットが毎日3時間のセッション中に合計8〜10日間コカインを自己投与できるようにします。各トレーニングセッションの前に、アクティブレバーを引っ込めた状態で動物をオペラントチャンバーに入れる5分間の順応時間を設けます。トレーニングセッションを開始するには、アクティブレバーをチャンバー内に伸ばし、刺激ライトを30秒間点灯させます。
さらに、この時点でハウスライトをアクティブにし、セッション中ずっと点灯したままにします。これらのイベントが一緒になって、セッション中のコカインの利用可能性を示しています。アクティブレバーの反応は、固定された比率でコカインの3秒間の注入によって強化され、注入、ポンプおよび薬物送達の活性化と同時に強化の1つのスケジュールは、アクティブレバーの上の刺激光の22番目の活性化である。
この 22 回目のライト プレゼンテーションは、追加のアクティブ レバーの応答が記録されるが、強化されないタイムアウト期間に対応します。3時間のセッションごとに、動物は過剰摂取の可能性を減らすために最大50回の注入が許可されます。毎日の各セッションの終わりに、ラットのカテーテルを0.2〜0.3ミリリットルのヘパリンデキストロ溶液で洗い流し、次にそれらを自宅のケージに戻します。.
最後のコカイン自己投与セッションの後、この時間が経過すると、ラットを最低5〜7日間自宅のケージに入れたままにします。ラットをオペラントチャンバーに移し、トレーニングの条件と一致する絶滅トレーニングを行います。絶滅訓練の各日に先立って、アクティブレバーを引っ込めた状態で動物をオペラントチャンバーに入れる5分間の順応時間を設けます。
次に、ラットに30分間隔で4回の60分間の絶滅セッションを与えます。各60分のセッションは、セッション全体のトレーニングセッションの開始時に発生するのと同じイベントによって開始されます。トレーニング中に存在していたすべての条件を維持しますが、60分のエクスティンクションセッションを区切る30分のインターバルでアクティブレバーの反応を強化しないようにします。
アクティブレバーを引っ込めて、最後の60分間のセッションの終了時にハウスライトを消灯します。ネズミを自宅のケージに戻します。これらのステップは、3日間連続して繰り返されます。
ラットをオペラントチャンバーに移す 絶滅段階で行われるように、訓練と絶滅の条件と一致します。ラットがアクティブレバーを引っ込めた状態でオペラントチャンバーを配置する5分間の順応時間を提供します。次に、ラットに、絶滅期に与えられたものと同じ30分間隔で2回の60分間の絶滅セッションを与えます。
2回目の60分間のセッションの後、以前にアクティブにしたレバーでの応答の総数が15未満の場合、フットショックまたは偽フットショックが投与される追加の30分の間隔の後に、動物に復帰のためのテストを行います。2回目の60分間の絶滅セッションの10分後から、オペラントチャンバーで動物を20分間の断続的な電気フットショック、ストレス、または偽のフットショックにさらします。アクティブレバーが引っ込められ、ハウスライトとスティミュラスライトが消灯しているときに、フットショックを与えます。
フットショックセッションの終了直後にアクティブレバーを伸ばし、ラットが絶滅条件下でレバーを押すことができるようにしました。この期間は、復帰テストセッションとして定義され、通常は 1 時間から 3 時間です。テストセッションの終了時に、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。
次に、代表的な結果をいくつか紹介します。ここに示されているのは、注入回数の合計と、アクティブおよび非アクティブな肝圧の合計数を含む典型的なコカイン自己投与トレーニング曲線です。ラットは一般に、1〜3回のセッションでコカインの自己投与を獲得し、行動が確立されると、絶滅の1日目のその後のセッションで安定した薬物摂取率を維持します。
応答が初めて強化されていない場合、アクティブレバー上の応答の総数は最初は非常に多いですが、絶滅の2日目と3日目の4回の絶滅セッションで徐々に減少します。応答の回復がいくらか観察されるかもしれませんが、応答は一般に、消滅の前日の開始時よりも少なく、消滅は一般に、その日の4つのセッションでより急速に進行します。アクティブレバーで応答する非強化。
断続的な足の衝撃に20分間さらされると、ストレスにより、非アクティブなレバーと比較して、以前にアクティブだったレバーの反応が増加します。足のショックはまた、観察されたものと比較して反応の増加を誘発します。偽のフットチョークが投与される条件下では、一度習得すると、説明されている手順は約6週間で完了することができます。
私たちの経験では、手順が体系的に、そして十分に訓練された手によって実行されると、成功が最適化されます。ここで説明した手順は、特定の神経基質を標的とするさまざまな薬理学的または神経化学的操作に対応するように容易に適応させることができます。このような操作を追加することで、フットショックインダクターおよびステートメント手順は、薬物摂取の消滅およびストレスによる薬物探索への再発の神経生物学を特徴付けるための強力なツールとして役立つことができます。
概要
この研究は、軽度の断続的な電気足ツボショックを通じて実験室のラットでコカインの摂取を再誘発する方法を提示します。ストレスと薬物求薬行動における再発の関係を探ることを目的としています。
主要な研究構成要素
科学の領域
- 神経科学
- 行動心理学
- 薬物依存
背景
- 動物モデルは再発メカニズムを理解するために重要です。
- 再発手順は薬物求薬行動に対するストレスの影響を研究するのに役立ちます。
- コカインの自己投与と絶滅トレーニングは依存症研究の標準的な方法です。
- 足ツボショックによる再発は信頼できる方法ですが、実験パラメータに敏感です。
研究の目的
- コカインの求薬に対する足ツボショック誘発の再発のためのパラメータを最適化すること。
- ストレスと再発を結びつける神経生物学的メカニズムを調査すること。
- 薬物依存を研究するための体系的なアプローチを提供すること。
使用された方法
- ラットはレバーを押すことでコカインを自己投与するよう訓練されました。
- 強化を差し控えることでコカインの求薬行動の絶滅が達成されました。
- 断続的な足ツボショックが薬物求薬行動の再発を誘発するために投与されました。
- すべての実験手順に標準的な操作チャンバーが使用されました。
主要な結果
- 足ツボショックはラットのコカインの求薬行動を信頼性高く再発させました。
- パラメータの最適化により、再発効果の信頼性が向上しました。
- この研究は再発の行動および神経生物学的メカニズムに関する洞察を提供します。
- 結果は依存症とストレス反応に関する将来の研究に情報を提供できます。
結論
- 記述された方法はストレス誘発性の再発を研究するのに効果的です。
- これらのメカニズムを理解することで、依存症の治療法開発に役立ちます。
- 実験パラメータの変動を探るためにさらなる研究が必要です。
よくある質問
Executive Industry Relevance
Stress-induced relapse remains a critical challenge in addiction therapeutics, with footshock models providing translational insight into neurobiological mechanisms. This procedure enables mechanistic de-risking of stress-related pathways in cocaine use disorder, supporting target validation and predictive confidence in preclinical screening. It informs go/no-go decisions by clarifying the role of stress-responsive systems in relapse propensity.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Interrogates therapeutic hypotheses regarding stress-responsive neural circuits in reinstatement of cocaine seeking.
- Operational Value: Enables functional validation of targets implicated in stress-induced relapse through quantifiable lever press outputs.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Prepares validated biological systems for assessing compound effects on stress-triggered cocaine seeking.
- Operational Value: Standardizes extinction and reinstatement parameters to ensure reproducible quantitative measurements of active lever responses.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Supports disease-relevant modeling of stress-precipitated relapse, aligning with clinical phenomenology of cocaine use disorder.
- Operational Value: Facilitates risk-adjusted advancement decisions by measuring reinstatement magnitude as a predictive biomarker of stress vulnerability.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into discovery biology workflows by enabling hypothesis testing of stress pathways, proceeds to screening via standardized assay outputs, and supports translational research through relapse phenotyping.
- Discovery Biology: Supports pathway clarification and biological de-risking of stress-cocaine interactions through controlled reinstatement testing.
- Screening: Delivers quantitative dependent variable measurements (active lever presses) for comparing pharmacological or neurochemical manipulations.
- Analytics: Generates reinstatement test session data that enable statistical comparison between extinction baseline and post-stress responding.
- Translational Research: Connects to preclinical continuity by modeling stress as a relapse trigger relevant to clinical addiction trajectories.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for evaluating target engagement across multiple stress-modulating compounds or genetic models.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Provides predictive confidence in target validation by isolating stress as an independent variable in reinstatement assays.
- Operational Value: Ensures reproducibility through standardized footshock parameters (20 minutes intermittent) and extinction criteria (<15 active lever responses).
- Strategic Value: Improves capital efficiency by enabling early de-risking of stress-linked mechanisms before costly later-stage studies.
- Portfolio Impact: Informs risk-adjusted prioritization of compounds based on efficacy in blocking footshock-induced reinstatement.
Implementation Considerations
- Requires expertise in operant conditioning, catheterization, and neurobehavioral testing.
- Dependent on Med Associates operant chambers, infusion pumps, and shock scramblers for standardized delivery.
- Necessitates cross-team standardization of extinction criteria and shock timing to ensure data comparability.
- Involves adaptation considerations when translating parameters across species or stress modalities beyond footshock.
- Limited by sensitivity to parametric variables such as shock duration, extinction depth, and cue presence during testing.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Title
0:46
Introduction
1:25
Operant Chambers
2:35
Habituation and Cocaine Self-Administration (SA) Training
4:34
Drug-free Period and Extinction of Cocaine-Trained Behavior
5:42
Reinstatement of Cocaine-Trained Behavior by Footshock Stress
7:02
Representative Lever-Response Results
8:14
Conclusion
