水剥奪、サッカリンフェージングまたは拡張アクセストレーニングなしでラットにおけるエタノールの補強性を評価するための方法
2017年1月29日
このプロトコルは、すぐに水の欠乏または応答を開始するフェージングサッカリン/ショ糖を必要としない標準的な方法とは逆に、ラットでのエタノールの応答をオペラントを開始するための新規かつ効率的な方法を説明します。
このプロトコルの全体的な目標は、実験者にとって便利で、標準的な方法とは対照的に、水分不足やサッカリンショ糖の退色を必要としない方法で、ラットのアルコールに対するオペラント応答を迅速に開始することです。したがって、この方法は、ラットのアルコール探索におけるアルコール報酬の神経生物学および神経薬理学に関する重要な質問に答えるための非常に有用なツールです。この技術の主な利点は、ラットでアルコール反応を開始するためにサッカリンスクロースの退色を必要としないことです。
まず、エタノール自己投与手順で甘味料を使用することの潜在的な欠点を排除します。この実験では、体重200〜225グラムのラットを入手します。ここではウィスターのオスが使われます。
それらをペアで、または実験の理論的根拠に応じて単独で収容します。コロニーを逆の12-12の明暗サイクルに保ち、温度と湿度を制御し、暗期に実験を行います。動物を毎週体重を量り、実験を開始する前に少なくとも1週間順応させます。
ネズミの餌や水へのアクセスを制限しないでください。コンディショニングには必要ありません。すべての行動訓練は、フラッドグリッドと廃棄物パンを備えた同じサイズのオペラントチャンバーで実施します。
チャンバーは、通気孔のある防音キュービクルに取り付ける必要があります。各チャンバーには、刺激ライト、シリンジポンプ、および2つの格納式レバーが必要です。レベルは、液体カップのレセプタクルに対して横方向に配置する必要があります。
各チャンバーは、コンピューターインターフェースによる自動制御下にある必要があります。このソフトウェアを使用して、必要に応じてオペラント条件付けプログラムを準備します。たとえば、次のコマンドを実行します。
2つのレバーを伸ばして、セッションの開始をマークし、アルコールの利用可能性を知らせます。エタノールレバーを押すと、100マイクロリットルの20%エタノールが隣接する飲用井戸に供給され、5秒間タイムアウトします。タイムアウトを知らせるには、レバーの上にあるキューライトを点灯させます。
もう一方のレバーは、押されたときにプログラムされた結果を持たず、非特定の動作の制御として機能します。タイムアウト中でも、ネズミには何の影響もありませんが、ネズミがレバーをどのように使用しているかを記録します。30分後、2つのレバーを引っ込めてセッションの終了を知らせます。
95%エタノールと水道水から作られたエタノール溶液をシリンジに入れます。タップラインに気泡を導入せずに溶液を排出します。ソリューションの流れを手動で確認します。
デバイスは常に手動でテストしてください。また、セッションを開始する前に、必ず溶液レセプタクルを乾かしてください。セッションを開始する前に、ソフトウェア コントロールをロードし、すべてが動作していることを確認します。
ラットを輸送ケージ内の試験室に移動し、各チャンバーに1匹のラットを割り当てます。試験室はビバリウムと同じ温度と湿度に保ちます。ラットを一貫した方法で、各セッションの同じ時間に部屋に入れます。
次に、ソフトウェアを起動してセッションを開始します。セッションが終了したら、ラットをビバリウムに戻し、消毒剤を使用してオペラントコンディショニングケージを清掃します。セッションは毎日、週に5〜6回実施します。
各セッションの後、アクティブなレバーを押す回数、非アクティブなレバーを押す回数、およびアルコール報酬の平均回数を計算します。パフォーマンスは、3つの連続したセッションで報酬が15%以上変動しない場合、安定したベースライン上のラットを操作できます。安定化ベースライン上のラットに対する可能な操作の1つは、エタノール報酬に対するラットの動機を評価することである。
そのためには、彼らにプログレッシブレシオのスケジュールを課します。最初に1回のレバープレスで1回のアルコールを送達するようにチャンバーをプログラムしますが、各アルコール強化子の後に必要なレバープレスの数を増やします。各動物は、最後に獲得した強化子に対して行われたプレスの数に対応するブレークポイントに到達します。
このモデルは、承認されたアルコール依存症の薬であるナルトレキソンを使用して、その予測的妥当性について評価されています。実際、予測的妥当性が確立されているため、このモデルは新薬候補の評価に使用できます。最初に、各セッションの30分前にラットに生理食塩水を注射して、ラットを注射に慣れさせます。
セッションの結果を分析し、最後の2つのセッション間の報酬の数が15%以下になったら続行します。次に、ナルトレキソンを生理食塩水で送達し、pHを中性に調整します。異なる治療グループと未処理のコントロール間でテスト順序をランダム化します。
薬物投与の合間に、各ラットを治療なしで2回の通常のセッションを行い、生理食塩水のみに曝露させます。これはウォッシュアウト期間として機能し、ラットをリセットします。最終的に各条件付けラットが各治療レベルを1回受け、対照治療を1回受けるまで、テストを繰り返します。
データを分析した後、プログレッシブ比試験中に動物に使用する最も効果的な用量を選択できます。記載されたプロトコルを使用して、8つの異なるコホートの239匹のラットが、水分欠乏やサッカリンスクロース退色なしにアルコール報酬を自己投与するように訓練されました。ラットはレバーを素早く押し始め、最初のセッションで10以上の報酬を獲得しました。
最終的に、ラットは安定した応答率を獲得し、30分のセッションごとに約24の報酬を獲得しました。FDAが承認した薬剤であるナルトレキソンは、3つの濃度で試験されました。予想通り、ナルトレキソン治療はアルコール自己投与の用量依存的な減少をもたらし、このプロトコルの重要な薬理学的検証を提供しました。.
また、予想通り、ナルトレキソンは、ブレークポイント測定値の低下に示されているように、漸進的な比率スケジュールの下でラットのアルコールに対する動機付けを低下させました。このビデオを見た後、水分欠乏やサッカリンスクロース退色手順を使用せずに、ラットでエタノールオペラント応答を迅速に開始する方法についてよく理解しているはずです。このプロトコルでは、ラットは約2週間で安定した自己投与率を獲得し、薬理学的に関連性のある血中アルコール濃度が得られます。
この手順を試みるときは、日々の状態をできるだけ一貫して保つことが重要です。また、エタノールが最初の強化応答からレセプタクルに正しく送達されることも重要です。これは、誤動作がエタノール自己投与の獲得を変更または遅延させる可能性があるためです。この手順に続いて、アルコールの探索と摂取の神経基盤を研究するために、他の実験を行うことができます。
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概要
このプロトコルは、水分制限や甘味料の段階的減少を必要とせずに、ラットのアルコールに対する作用反応を迅速に開始する新しい方法を説明しています。この方法は、アルコール報酬の神経生物学の研究に有利です。
主要な研究構成要素
科学の領域
- 神経科学
- 行動心理学
- 薬理学
背景
- 作用条件付けは一般的に、ラットのアルコール探索行動の研究に使用されています。
- 従来の方法では、水分制限や甘味料がしばしば関与し、結果を複雑にする可能性があります。
- この新しい方法は、プロセスを簡素化し、潜在的な交絡因子を減少させます。
- これらの実験には通常、200から225グラムの体重のWistar雄ラットが使用されます。
研究の目的
- ラットのアルコール自己投与を開始するためのより効率的な方法を開発すること。
- アルコール報酬の神経薬理学の研究を促進すること。
- 自己投与プロセスで甘味料の必要性を排除すること。
使用された方法
- 新しい作用条件付けセットアップの利用。
- 事前の水分制限なしでラットを訓練すること。
- サッカリン段階的減少なしでアルコール反応を直接開始すること。
- アルコール自己投与中の行動観察とデータ収集。
主要な結果
- 新しい方法は、アルコールに対する作用反応を効果的に開始します。
- ラットは事前の甘味料曝露なしに一貫したアルコール探索行動を示します。
- 結果は、アルコール報酬メカニズムを研究するための信頼できるアプローチを示しています。
- アルコール研究におけるより広範な応用の可能性。
結論
- このプロトコルは、ラットのアルコール行動を研究するための合理化されたアプローチを提供します。
- 甘味料の除去は、研究結果の妥当性を高める可能性があります。
- この方法は、神経生物学と薬理学の研究者にとって貴重なツールです。
よくある質問
Executive Industry Relevance
This method enables rapid initiation of ethanol self-administration in rats without water deprivation or sweetener fading, reducing confounding variables in alcohol reward studies. It supports efficient evaluation of pharmacological agents targeting alcohol dependence mechanisms. The approach enhances predictive validity for preclinical screening of therapeutic candidates.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of ethanol reinforcement mechanisms without sweetener-induced confounds.
- Operational Value: Facilitates rapid establishment of stable baselines for pharmacological testing within two weeks.
- Scientific Value: Supports target validation through dose-dependent response to FDA-approved medications like naltrexone.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Provides quantitative measurement of ethanol intake and motivation via active lever presses and break points.
- Operational Value: Delivers reproducible, standardized outputs suitable for high-throughput compound screening.
- Scientific Value: Enables correlation of behavioral responses with blood ethanol concentrations for pharmacokinetic alignment.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Models clinically relevant ethanol self-administration without artificial taste modifiers.
- Operational Value: Supports progressive ratio testing to assess motivation, a key predictor of relapse risk.
- Scientific Value: Validates pharmacological efficacy through naltrexone-induced reduction in intake and motivation.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into early discovery workflows for hypothesis testing and lead identification in alcohol use disorder research.
- Discovery Biology: Supports mechanistic de-risking by isolating ethanol reinforcement from sweetener or deprivation artifacts.
- Screening: Enables assay readiness through stable, quantifiable ethanol-reinforced lever pressing over multiple sessions.
- Analytics: Generates dependent variable measurements (rewards, break points) for statistical comparison across treatment groups.
- Translational Research: Aligns with preclinical validation by demonstrating pharmacological sensitivity to approved therapeutics.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for evaluating novel compounds across multiple treatment cycles with washout periods.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence by eliminating sweetener and deprivation confounds in ethanol self-administration models.
- Operational Value: Enhances reproducibility through standardized chamber setup, session duration, and ethanol delivery parameters.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by reducing training time and enabling faster go/no-go decisions in preclinical programs.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization via dose-response validation using clinically relevant medications.
Implementation Considerations
- Requires expertise in operant conditioning and behavioral pharmacology.
- Dependent on sound-attenuating chambers with automated lever and cue light control.
- Necessitates consistent ethanol solution preparation and receptacle drying between sessions.
- Involves cross-team standardization for session timing, animal handling, and data collection.
- Limited to non-deprived, non-sweetened conditions; may not model all clinical alcohol consumption contexts.
