マウスに求めてオペラントセンセーション

この手順の全体的な目的は、感覚強化剤を得るためのオペラント反応を行うようマウスを訓練し、マウスの動機付け行動を研究することです。これは、可変的な感覚刺激を提示するプログラムを作成することで達成されます。動物にオペラント課題を行わせる際、ハンドリング中に動物を落ち着いた状態に保つことが非常に重要であるため、実験者はテスト前にマウスを馴化させる必要があります。

マウスの馴化が完了したら、次は固定比率1（FR1）スケジュールで毎日のオペラントテストセッションを実施します。最終的に、強化スケジュールを、漸増比率（PR）、ランダム比率（RR）、または可変間隔比率（VI）テストなどの異なるスケジュールへと移行させることができます。オペラント感覚追求スキームを用いることで、遺伝学的または薬理学的な操作の結果として生じるオペラント反応の変化を示すことが可能です。

マウスを用いた静脈内薬物自己投与などの既存の手法と比較して、本手法の主な利点は、外科手術のトレーニングや食事制限が不要であることです。動機付け行動への洞察を提供するだけでなく、オペラント感覚探索は薬物依存などのシステムにも適用可能です。

実験を開始する前に、まず動物をハンドリングおよび運搬に慣れさせる必要があります。馴化は3日間にわたって行われます。馴化の1日目にマウスが動物飼育施設に順応した後、手袋を着用した手をケージに入れ、90秒間そのままにします。

その時間内にすべてのマウスが手を探索しなかった場合は、各マウスに向かってゆっくりと手を動かし、マウスが手を嗅いだり接触したりするまで待ってから次へ進んでください。次に、各マウスの尾の付け根を注意深く掴んで手に乗せます。手を素早く上げ、その後再び下ろして、マウスが手から降りてケージに戻れるようにします。

この操作を各マウスに対して繰り返します。マウスの様子に応じて、マウスが落ち着くまで5回から10回繰り返す必要がある場合があります。最後の手順では、手をより高く上げ、マウスを5秒間保持します。

その日の基準を満たすためには、マウスが全時間を通じて手の上に留まらなければなりません。この手順を各ケージに対して繰り返し、馴化の初日はケージを替えるたびに手袋を交換してください。翌日再び施設を訪れ、2回目の馴化を完了させてください。

前日と同様に、マウスを手の上にのせ、自らケージに戻るようにして個体ごとに扱います。最後のリフトは10秒間保持してください。次に、動物を手の上にのせ、ストローキングを行います。

元の場所に戻します。また、2日目からは、各個体の体重を測定し、個体番号がわかるようにマジックペンで尾に印を付けます。馴化の3日目は、1日目と2日目に示した手順を繰り返し、個体を手の高い位置で15秒間保持します。最後の持ち上げの後、各マウスの体重を測定し、改めて尾に印を付けます。

すべてのマウスがその日の基準を満たした後、馴化が完了し、テスト可能な状態になります。まず、オペラント感覚探索（OSS）プログラムに使用するプログラムを作成する必要があります。固定比率（FR）セッションの持続時間は1時間とします。

漸進比率（PR）セッションは、2回実施するようにプログラムする必要があります。両方のレバーを出し、個体ごとにどちらのレバーを活性、どちらを不活性とするかを割り当ててバランスを調整します。各個体へのレバーの割り当ては、一度決定すると変更しません。

聴覚および視覚的な強化子が変化するようにプログラムをコーディングします。それぞれの持続時間はランダムに選択され、2、4、6、または8秒のいずれかになります。ランプの点滅速度もランダムに選択され、0.6、1、2.5、または5 Hzの間で変化し、それぞれデューティサイクルは50%とします。

刺激灯の点滅は、チャンバーの左右で異なります。次に、強化子（リインフォーサー）の提示時間に合わせて聴覚刺激をプログラムします。ここでは、インフュージョンポンプを用いて、チャンバー内の背景雑音よりも約3 dB高い音を提示します。

実験を開始する前に、チャンバーが清潔で適切に動作していることを確認してください。まず、底部のパンを温水で洗浄します。次に、オペラントチャンバーの壁面と床面を30% ethanolで清掃します。

ファン、ハウスライトおよび刺激灯を点灯させ、レバー押しを拡張・記録するテストプログラムを実行します。すべてのライトとファンが正常に動作していることが確認できたら、プログラムをテストして、すべてのレバー押しが記録されていることを確認してください。最後に、レバーを30% ethanolで清掃します。オペラントセッションは、週に5〜6日、毎日同じ時間帯に行う必要があります。

本例では、実験は通常 800時から1400時の間に行われます。動物の明暗サイクルの暗期に、各マウスの体重を測定します。テストを開始する前に、各チャンバーにプログラムをロードし、実験内容を適切に記入してください。

各マウスを所定のチャンバーに移動させ、ドアを閉めてセッションを開始します。セッション終了後、速やかにマウスを取り出し、尾に再マーキングを行います。先に示した方法でチャンバーを清掃し、能動的および非能動的なレバープレス回数のデータを分析します。

強化因子の数およびレバー操作の正確性についても報告することが可能です。治療がOSSに及ぼす影響をテストする場合、すべてのマウスが習得基準を満たしている必要があります。具体的には、治療開始前に、最後の3回の固定比率セッションにおいて、アクティブレバーの押し回数が20回を超え、かつアクティブレバーの押し回数の割合が65%を超えている必要があります。FR1反応の習得後、強化スケジュールを変更することができます。

例えば、より高い固定比率、漸増比率、またはランダム比率などが挙げられます。ここでは、オペラント感覚追求行動の獲得例を示します。雄のC 57BL/6Jマウスにおいて、OSSマウスはアクティブレバーを押すたびに、多様な視覚および聴覚刺激を受け取りました。

非活性レバー押しに結果が伴わない対照群では、マウスは同一の条件下に置かれましたが、どちらのレバーを押しても結果が生じない点が異なります。セッションを重ねるごとに、OSSマウスによる活性レバーの押し回数は、非活性レバー押し対照群と比較して増加しました。

灰色の線で示されたマウスでは、この増加は見られませんでした。この例では、1群のマウスにOSSによる強化を行い、別の群には食物強化として10% Ensureを自由摂取（ad libitum）させました。その結果、OSSと食物強化に対する反応率は、時間の経過とともに同様に増加しました。

次の例では、マウスを5日間にわたって漸増比率スケジュール（progressive ratio schedule）の強化に移行させました。ここでのデータは、各個体の4日目と5日目の値の平均値を表しています。右側のY軸に示されている最終完了比率は、固定比率反応で実演したのと同様に、対応する強化剤を得るために必要だった反応数を示しています。

プログレッシブ比率法。反応率は、OSS（嗅覚刺激）と食物強化子の間で同様でした。この方法を用いることで、感覚的強化と食物的強化という2種類の異なる強化タイプに対する操作の効果を、飢餓状態や反応率の差による潜在的な混同変数を排除して比較することが可能です。

結論として、オペラント感覚追求行動は、感覚強化の根底にある分子メカニズムを研究するための独自のツールとなり、さらに薬物依存症を研究するためのツールとなる可能性があります。