물 박탈, 사카린 페이딩 또는 확장 액세스 교육을받지 않은 쥐에 에탄올의 강화 속성을 평가하는 방법
January 29th, 2017
이 프로토콜은 빨리 물 부족하거나 응답을 시작하는 페이딩 사카린 / 크로스를 필요로하지 않는 표준 방법과 달리, 쥐에서 에탄올에 대한 응답 조건화를 시작하는 새롭고 효율적인 방법을 설명합니다.
이 프로토콜의 전반적인 목표는 실험자에게 편리하고 표준 방법과 달리 수분 부족 또는 사카린 자당 퇴색이 필요하지 않은 방법으로 쥐의 알코올에 대한 조작적 반응을 신속하게 시작하는 것입니다. 따라서 이 방법은 쥐에서 알코올 탐색에서 알코올 보상의 신경생물학 및 신경약리학에 대한 주요 질문에 답하는 데 매우 유용한 도구입니다. 이 기술의 주요 장점은 쥐에서 알코올 반응을 시작하기 위해 사카린 자당 퇴색이 필요하지 않다는 것입니다.
첫째, 에탄올 자가 투여 투여 절차에서 감미료 사용의 잠재적인 단점을 제거합니다. 이 실험을 위해 200-225g의 쥐를 얻습니다. Wistar 수컷이 여기에 사용됩니다.
실험의 근거에 따라 짝을 지어 또는 단독으로 수용하십시오. 온도와 습도를 조절하여 군체를 역 12-12 명암 주기로 유지하고 암흑 단계에서 실험을 수행합니다. 매주 동물의 무게를 측정하고 실험을 시작하기 전에 적어도 일주일 동안 동물이 적응할 수 있도록 합니다.
음식과 물에 대한 쥐의 접근을 제한하지 마십시오. 컨디셔닝에는 필요하지 않습니다. 모든 행동 훈련을 홍수 그리드와 쓰레기통이 있는 같은 크기의 조작실에서 실시합니다.
챔버는 통풍이 잘되는 소음 감쇠 칸막이에 장착해야 합니다. 각 챔버에는 자극 조명, 주사기 펌프 및 두 개의 개폐식 레버가 있어야 합니다. 레벨은 액체 컵 용기의 측면으로 위치해야 합니다.
각 챔버는 컴퓨터 인터페이스를 통해 자동으로 제어되어야 합니다. 이 소프트웨어를 사용하여 필요에 따라 조작 조건화 프로그램을 준비합니다. 예를 들어 다음 명령을 실행합니다.
두 개의 레버를 확장하여 세션의 시작을 표시하고 알코올이 있음을 알립니다. 에탄올 레버를 눌렀을 때 100마이크로리터의 20% 에탄올을 인접한 우물에 전달하고 5초 동안 타임아웃합니다. 레버 위의 큐 라이트를 켜서 타임아웃을 알립니다.
다른 레버를 눌렀을 때 프로그래밍된 결과가 없으며 불특정 동작에 대한 제어 역할을 합니다. 시간 초과 중에도 쥐가 레버를 어떻게 사용하는지 기록하지만 쥐에게는 결과가 없습니다. 30분 후 두 개의 레버를 집어넣어 세션 종료 신호를 보냅니다.
95% 에탄올과 수돗물로 만든 에탄올 용액을 주사기에 넣습니다. 탭 라인에 기포가 유입되지 않도록 용액을 배출합니다. 솔루션의 흐름을 수동으로 확인합니다.
항상 수동으로 장치를 테스트하십시오. 또한 세션을 시작하기 전에 항상 용액 용기를 말리십시오. 세션을 시작하기 전에 소프트웨어 컨트롤을 로드하고 모든 것이 작동하는지 확인하십시오.
쥐를 운송 케이지에 넣어 실험실로 옮기고 각 실험실에 쥐 한 마리를 할당합니다. 시험장을 사육장과 동일한 온도와 습도로 유지하십시오. 쥐를 일관된 방식으로 각 세션마다 같은 시간에 방에 넣으십시오.
그런 다음 소프트웨어를 시작하여 세션을 시작합니다. 세션이 끝나면 쥐를 사육장으로 돌려보내고 소독제를 사용하여 조작 조절 케이지를 청소합니다. 일주일에 5-6번, 매일 세션을 진행하십시오.
각 세션이 끝나면 활성 레버 누름, 비활성 레버 누름 및 알코올 보상의 평균 수를 계산합니다. 3회 연속 세션 동안 보상이 15% 이상 변하지 않을 때 성능이 안정화됩니다.안정적인 기준선의 쥐를 조작할 수 있습니다. 안정화된 기준선에서 쥐에 대한 한 가지 가능한 조작은 에탄올 보상에 대한 동기를 평가하는 것입니다.
그렇게 하려면 누진적 비율 일정을 따르십시오. 처음에는 하나의 레버 프레스로 단일 부피의 알코올을 전달하도록 챔버를 프로그래밍하지만 각 알코올 강화제 후에 필요한 레버 프레스 수를 늘립니다. 각 동물은 마지막으로 획득한 강화재를 위해 만들어진 프레스 수에 해당하는 브레이크 포인트에 도달합니다.
이 모델은 승인된 알코올 중독 약물인 날트렉손을 사용하여 예측 타당성을 평가했습니다. 실제로 예측 타당성이 확립되었으므로 이 모델을 사용하여 신약 후보를 평가할 수 있습니다. 처음에는 각 세션 30분 전에 쥐에게 식염수를 주입하여 주사에 익숙해지도록 합니다.
세션 결과를 분석하고 마지막 두 세션 사이의 보상 수가 15% 이하로 변할 때 진행합니다. 그런 다음 pH를 중성으로 조정한 식염수에 날트렉손을 전달합니다. 서로 다른 치료 그룹과 처리되지 않은 대조군 간의 테스트 순서를 무작위화합니다.
약물 투여 사이에 각 쥐는 치료 없이 식염수에만 노출된 상태로 두 번의 정상적인 세션을 거치게 합니다. 이것은 세척 기간으로 기능하며 쥐를 재설정합니다. 최종적으로 각 조건화된 쥐가 각 치료 수준을 한 번, 대조군 치료를 한 번 받을 때까지 테스트를 반복합니다.
데이터를 분석한 후 점진적 비율 테스트 중에 동물에게 사용할 가장 효과적인 용량을 선택할 수 있습니다. 설명된 프로토콜을 사용하여 8개의 서로 다른 코호트에서 239마리의 쥐를 대상으로 수분 부족이나 사카린 자당이 퇴색하지 않고 알코올 보상을 자가 투여하도록 훈련했습니다. 쥐는 레버를 빠르게 누르기 시작하여 첫 번째 세션에서 10개 이상의 보상을 얻었습니다.
결국, 쥐들은 안정적인 반응 속도를 얻었고, 각 30분 세션 동안 약 24개의 보상을 받았다. FDA 승인 약물인 날트렉손(naltrexone)은 세 가지 농도로 테스트되었습니다. 예상대로 날트렉손 치료는 용량 의존적 알코올 자가 투여량 감소를 일으켜 이 프로토콜에 대한 중요한 약리학적 검증을 제공했습니다.
또한 예상했던 대로, 날트렉손은 브레이크 포인트 측정의 감소에서 알 수 있듯이 점진적 비율 스케줄 하에서 쥐의 알코올에 대한 동기를 감소시켰다. 이 비디오를 시청한 후에는 물 부족 또는 사카린 자당 페이딩 절차를 사용하지 않고 쥐에서 에탄올 조작 반응을 신속하게 시작하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 이 프로토콜을 통해 쥐는 약 2주 만에 안정적인 자가 투여율을 획득하여 약리학적으로 관련된 혈중 알코올 농도를 얻을 수 있습니다.
이 절차를 시도하는 동안 일상적인 상태를 가능한 한 일관되게 유지하는 것이 중요합니다. 또한 오작동으로 인해 에탄올 자가 투여가 변경되거나 지연될 수 있으므로 첫 번째 강화 반응에서 에탄올이 용기로 올바르게 전달되는 것이 중요합니다. 이 절차에 따라 알코올 추구 및 복용의 신경 기초를 연구하기 위해 다른 실험을 수행할 수 있습니다.
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개요
이 프로토콜은 수분 박탈이나 감미료 점진 없이 쥐에서 알코올에 대한 작용 반응을 빠르게 시작하는 새로운 방법을 설명합니다. 이 접근법은 알코올 보상의 신경 생물학을 연구하는 데 유리합니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 신경과학
- 행동 심리학
- 약리학
배경
- 작용 조건화는 일반적으로 쥐의 알코올 찾기 행동을 연구하는 데 사용됩니다.
- 전통적인 방법은 종종 수분 박탈과 감미료를 포함하여 결과를 복잡하게 만들 수 있습니다.
- 이 새로운 방법은 프로세스를 단순화하고 잠재적인 교란 요인을 줄입니다.
- 일반적으로 이 실험에는 체중이 200에서 225 그램인 위스타 남성 쥐가 사용됩니다.
연구 목적
- 쥐에서 알코올 자가 투여를 시작하는 더 효율적인 방법을 개발합니다.
- 알코올 보상의 신경 약리학 연구를 촉진합니다.
- 자가 투여 과정에서 감미료의 필요성을 제거합니다.
사용된 방법
- 새로운 작용 조건화 설정의 활용.
- 사전 수분 박탈 없이 쥐를 훈련합니다.
- 사카린 점진 없이 알코올 반응을 직접 시작합니다.
- 알코올 자가 투여 동안 행동 관찰 및 데이터 수집.
주요 결과
- 새로운 방법은 알코올에 대한 작용 반응을 효과적으로 시작합니다.
- 쥐는 사전 감미료 노출 없이 일관된 알코올 찾기 행동을 보입니다.
- 결과는 알코올 보상 메커니즘을 연구하기 위한 신뢰할 수 있는 접근법을 나타냅니다.
- 알코올 연구에서 더 광범위한 적용 가능성이 있습니다.
결론
- 이 프로토콜은 쥐의 알코올 행동을 연구하는 간소화된 접근법을 제공합니다.
- 감미료를 제거하면 연구 결과의 타당성을 향상시킬 수 있습니다.
- 이 방법은 신경 생물학 및 약리학 연구자들에게 귀중한 도구입니다.
자주 묻는 질문
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.
