齧歯動物の薬物自己投与実験は、人間の行動の報酬を求めて、中毒をモデル化します。強迫的な薬物摂取行動は主要な社会的関心と科学者たちは神経生物学の根本的な薬物依存や中毒をデコードしようとしているため。齧歯動物の中毒性の薬物反応は人間に似ており、彼らは撤退など自己管理の習慣性の行動の特徴の多くを示しています。

このビデオはいくつかの基になる自己投与実験、基本的な実験的プロトコルを確認し、今日中毒研究所で行われているいくつかの実験を見て概念をカバーします。

中毒について現在知られているものと、げっ歯類における自己管理を使用して、この行動の現象を研究する方法を議論することから始めましょう。

服薬動作で開始、しばしば物質誘発脳報酬経路を介した喜びの感情のために継続します。主要な報酬経路はドーパミンを腹側被蓋野から側坐核に実行されます。さらに、扁桃体、前頭前皮質、海馬は、報酬への応答で活性化します。彼らは薬物に関連する感情的な処理、計画、およびメモリに関与すると提案しました。

気持ちよくやりがいのあるこれらによる行動の補強は、自己管理によって示される中毒にします。齧歯動物を訓練して、薬物注入で、レバーを押すが報われることができます、オペラントのチャンバーを用いた自己管理することができます。動物よく報酬に動作を関連付けることを学ぶ、この学習は、化合物の中毒の可能性をテストする使用できます。

今、あなたは中毒について学んだ、一般的な自己管理プロトコルを見てみましょう。

前に述べたように、薬物自己投与実験はオペラント条件づけボックスで実行されます。外部からの刺激を制限するには、ボックスは音減衰チャンバ内収容されています。キューライト、スピーカーやホーム光などのさまざまなコンポーネントは、実験のセットアップの一部として使用できます。通常、2 つのレバーは、ボックスで、1 つの「アクティブ」報酬配布および他をトリガーする使用可能な「非アクティブ」を提供するない応答。

重要な最初のステップは、投与ルートを決定します。このルートは急速な吸収を提供しますので、報酬の即時誘導近く、静脈内投与、最も一般的な方法です。それはまた人間の麻酔薬を管理するための最も一般的な方法をまねます。また急速な薬剤の効果につながるし、脳の特定の地域をターゲットに使用することができます別の一般的に使用されるルートは、頭蓋内です。このような上記のルートの両方薬カテーテルの挿入を行う必要があります動物を自由に移動することができますまだ方法。アルコールのような薬剤の経口投与法も使われました。

自己投与実験は通常獲得パラダイムを伴います。このパラダイムの 1 つの例は、トレーニングセッションに続いて 20 24 時間絶食を含むことができます。これらのセッション中に動物がで「アクティブ」レバーを押して餌ペレットを受信ボックスに配置されます。この操作は信号の場所食品は配信されず、アクティブなレバー押し関係なくタイムアウト期間キュー光の活性化に伴うことができます。食品は、通常固定比率 1 つまたは 1 つ報酬配信でレバーのプレスの結果を単に意味する「FR1」スケジュールに配信されます。取得段階では、各セッションで、安定する前にアクティブなレバー押し数が上昇、この平衡に達すると、トレーニングは完全と見なされます。

薬の自己管理は、コカインのような薬剤の静脈内の注入を可能にする通常の手術、しばしば実行されます。動物が回復できアクティブおよび非アクティブの合計テスト環境に順応するレバー応答がコカインの 3 番目の注入が、アクティブなレバーを押す後配信されます、テストセッション中に記録されます。動物の過剰摂取を防ぐためにここで食べ物を集録セッションで説明したものと同様のタイムアウト期間を採用します。同じように前に、トレーニング完全と見なされますためアクティブなレバーを押したとき輸液は高原に見られます。

今では一般的な自己管理プロトコルを確認しましたところ、いくつかの修正されたプロトコルモデル詳細に使用を見てみましょう中毒の複雑なプロパティ。

たとえば、FR1 のスケジュールをテストする代わりに、科学者たちは、累進比率スケジュール上の動物をテストします。これは最初の報酬は 1 つのアクティブなレバーを押す後配信の意味、強化レバー押し数の増加が必要ですが、2 回目報酬は配信後 2 つのレバーを押す。3 回目は 4 つのレバー押しを必要とし、動物休憩ポイントに達するまでその時点で動物を押すとアクティブなレバーの数が定義されている与えるし、自己管理を停止します。ブレークポイントは、薬の補強の強さと相関する知られています。

別の修正されたプロトコルは、固定または進歩的な率のスケジュールでビルド二次スケジュールを含まれます。これらの実験パラダイムには、合図、光、音、共に薬物送達などの第 2 セットの組み合わせ、動物の応答キューのプレゼンテーション、次の研究などがあります。このタイプのスケジュールは、どのように環境手がかりに影響を与える薬剤追求の行動をモデル化できます。

最後に、科学者が絶滅の危機を使用して、モデルに復帰スケジュール再発行動。ここでは、報酬として薬物を使って取得ステップを行います。これは絶滅の訓練、すべての変数は変わりませんが薬剤の投与は中止次アクティブなレバー押しが続きます。これは最終的に訓練されたレバーを押すと動作の「消滅」につながります。再発を調査し、ことができる復職セッション中にアクティブなレバー応答の検討が続く習慣性化合物の「プライミング」投与の投与。

自己投与実験の実行方法を見た後、どのように適用される分野で今日見てみましょう。

科学者たちは、増加薬物自己投与で発生する、さまざまな動作を学ぶ。ここでは、科学者は、発声、コカインの自己投与中に感情的な反応の指標であるを確認します。特殊な超音波マイクを使用して、研究者は、発声とコカインの管理の間の相関関係を示した。

動物のメモリに格納されている環境の手がかりと服薬動作が関連付けられます。ここでは、研究者は、薬服用に関連付けられているメモリをテストするのにコカインの自己投与併用エアコン場所選好テストを使用します。動物は、別の 1 つの環境と生理食塩水の自己管理でコカインの自己投与を行うことでエアコンだった。自由に関与し、動物をテスト環境選好の評価が続く衆参両院を探索します。

最後に、科学者は再発に影響を与える要因を識別するのに興味があります。本研究では、研究者はヘロイン再発食事制限の効果を調べた。ヘロインと買収後 14 日の間、ラットの 1 つのグループは、一方、別のグループは食べ物制限食を供給した食品に無料のアクセスを与えられました。その後、ヘロインを求めて動物テストされています。この実験の結果を示す食品制限ラットが大きいヘロイン行動を示した。

ゼウスの薬物自己投与実験のビデオを見てきただけ。このテクニックにより、動作や人間を求めている報酬に関連する神経生物学を研究する研究者、科学者たちは、中毒のさまざまな側面を理解するためのさまざまな方法でこのプロトコルを合わせることができます。いつも見てくれてありがとう!

Transcript

げっ歯類における薬物自己投与研究は、報酬追求と依存症の人間の行動をモデル化しています。強迫的な薬物摂取行動は大きな社会的関心事であり、したがって科学者たちは薬物依存と依存症の根底にある神経生物学を解読しようとしています。齧歯類の中毒性薬物に対する反応は人間と似ており、離脱症状や自己投与の増加など、依存性行動の特徴の多くを示しています。

このビデオでは、自己投与研究の根底にある概念の一部を取り上げ、基本的な実験プロトコルをレビューし、今日の依存症研究室で行われているいくつかの実験を見ていきます。

まず、依存症について現在知られていること、そしてげっ歯類の自己投与を使用してこの行動現象を研究する方法について説明しましょう。

薬物摂取行動は、脳の報酬経路によって媒介される物質誘発性の快感のために、しばしば開始され、継続されます。主要な報酬経路はドーパミン作動性であり、腹側被蓋領域から側坐核まで続いています。さらに、扁桃体、前頭前皮質、海馬も報酬に反応して活性化されます。彼らは、薬物関連の感情処理、計画、および記憶に関与していることが示唆されています。

これらのやりがいのある感情によって引き起こされる行動の強化は、自己投与の増加によって示されるように、しばしば依存症につながります。げっ歯類は、オペラントチャンバーを使用して自己投与するように訓練することができ、レバーを押すと薬物注入で報酬を得ることができます。動物はしばしば行動を報酬と関連付けることを学び、この学習は化合物の依存性の可能性をテストするために使用できます。

依存症について学んだところで、一般的な自己投与プロトコルを見てみましょう。

前述のように、薬物自己投与研究はオペラント条件付けボックスで行われます。外部からの刺激を制限するために、ボックスは音を減衰するチャンバー内に収納されています。キューライト、スピーカー、ホームライトなど、さまざまなコンポーネントを実験セットアップの一部として使用できます。通常、ボックスには2つのレバーがあり、1つは報酬の配信をトリガーする「アクティブ」、もう1つは応答しない「非アクティブ」です。

薬物投与経路を決定することは、重要な最初のステップです。静脈内投与は、このルートが迅速な取り込みとほぼ即時の報酬の誘導を提供するため、最も一般的な方法です。また、人間に麻薬を投与する最も一般的な方法を模倣しています。また、頭蓋内投与も一般的に用いられる経路で、これも急速な薬物効果をもたらし、特定の脳領域を標的とするために使用できます。上記の両方の経路に対する薬物カテーテルの挿入は、動物がまだ自由に動くことができるように行わなければなりません。アルコールのような薬物については、経口投与方法も採用されています。

自己管理研究には、通常、獲得パラダイムが含まれます。このパラダイムの一例には、20〜24時間の食料不足とそれに続くトレーニングセッションが含まれます。これらのセッション中、動物は箱に入れられ、「アクティブ」レバーを押すと反応して餌のペレットを受け取ります。この動作には、アクティブなレバーの押下に関係なく、食べ物が配達されないタイムアウト期間を知らせるキューライトの作動が伴う場合があります。食品は通常、固定比率の1または「FR1」スケジュールで配達されますが、これは単にレバーを1回押すだけで報酬が配達されることを意味します。取得フェーズでは、アクティブレバーの押下回数は、安定する前にセッションごとに増加する必要があり、この均衡に達するとトレーニングは完了したと見なされます。

薬物自己投与では、通常、コカインのような薬物の静脈内注入を可能にする手術がよく行われます。動物が回復し、試験環境に順応すると、アクティブレバープレス後に3秒間のコカイン注入が送達される試験セッション中に、アクティブレバーと非アクティブレバーの合計反応が記録されます。ここでは、動物の過剰摂取を防ぐために、食物の取得セッションで説明されているものと同様のタイムアウト期間が採用されています。以前と同様に、インフュージョンのためのアクティブレバーの押下が頭打ちになると、トレーニングは完了したと見なされます。

さて、一般的な自己投与プロトコルをレビューしたところで、依存症のより複雑な特性をモデル化するために使用されるいくつかの修正されたプロトコルを見てみましょう。

たとえば、FR1のスケジュールで試験する代わりに、科学者は漸進的な比率のスケジュールで動物を試験します。そのため、補強のためにレバーを押す回数を増やす必要があり、最初はアクティブレバーを1回押すと報酬が供給されますが、2回目にはレバーを2回押すと報酬が供給されます。3回目は、動物がブレークポイント(動物があきらめて自己投与を停止した時点でアクティブなレバーを押す回数として定義される)に達するまで、レバーを4回押す必要があります。ブレークポイントは、薬物の補強強度と相関することが知られています。

別の変更されたプロトコルには、固定またはプログレッシブレシオのスケジュールに基づいて構築される2次スケジュールが含まれます。これらの実験パラダイムには、光、音、またはその両方などの第2の手がかりと薬物送達の組み合わせが含まれ、その後、手がかりの提示後の動物の反応を研究する。このタイプのスケジュールは、環境の手がかりが薬物探索行動にどのように影響するかをモデル化できます。

最後に、科学者は絶滅と復活のスケジュールを使用して、再発行動をモデル化します。ここでは、薬物を報酬として取得ステップが実行される。これに続いて、すべての変数が同じままであるが、アクティブレバーを押すと薬物送達が中止される絶滅トレーニングが続きます。これは最終的に、訓練されたレバーを押す動作の「絶滅」につながります。その後、中毒性化合物の「プライミング」用量の投与後に再発を研究し、その後、復帰セッション中のアクティブレバー反応の検査を行うことができます。

自己管理研究がどのように行われているかを見た後、今日の現場でどのように適用されているかを見てみましょう。

科学者たちは、薬物の自己投与の増加に伴って発生するさまざまな行動を研究しています。ここでは、科学者たちは、コカインの自己投与中の感情的反応の指標である発声について調べています。研究者たちは、特殊な超音波マイクを用いて、発声とコカイン投与との相関関係を実証しました。

薬物摂取行動は、動物の記憶に保存された環境的な手がかりと関連していることがよくあります。ここでは、研究者はコカインの自己投与と組み合わせた条件付けされた場所選好テストを使用して、薬物摂取に関連する記憶をテストします。動物は、ある環境でコカインの自己投与を行い、別の環境で生理食塩水の自己投与を行うことによって条件付けされました。実験には、動物が両方の部屋を自由に探索し、その後、環境選好の評価が行われました。

最後に、科学者は再発に影響を与える要因を特定することに関心を持っています。この研究では、研究者はヘロインの再発に対する食物制限の影響を調べました。ヘロインの摂取後14日間、ラットの1つのグループには食物への自由なアクセスが与えられ、別のグループには食物制限食が与えられました。その後、動物はヘロイン探索の検査を受けました。この実験の結果は、食物制限を受けたラットがヘロインを求める行動をより多く示したことを示しています。

JoVEの薬物自己投与研究に関するビデオをご覧になりました。この技術により、研究者は人間の報酬探索に関連する行動と神経生物学を研究することができ、科学者はこのプロトコルをさまざまな方法で適応させて、依存症のさまざまな側面を理解することができます。いつものように、ご覧いただきありがとうございます!