Een methode voor het evalueren van de versterkende eigenschappen van ethanol in ratten zonder Water beroving, sacharine Fading of Extended Access Training
29 januari 2017
Dit protocol beschrijft een nieuwe en efficiënte methode om snel te starten operante reageren voor ethanol in ratten die, in tegenstelling tot standaard methoden, geen water ontbering of saccharine / sucrose vervagen te initiëren reageren vereist.
Het algemene doel van dit protocol is om snel operant reageren op alcohol bij ratten te initiëren met een methode die gemakkelijk is voor experimenteerders en, in tegenstelling tot standaardmethoden, geen wateronttrekking of saccharine-sucrose vervaging vereist. Dus deze methode is een zeer nuttig hulpmiddel om sleutelvragen te beantwoorden over de neurobiologie en neurofarmacologie van alcoholbeloning bij alcoholzoekend gedrag bij ratten. Het grote voordeel van deze techniek is dat er geen saccharine-sucrose vervaging nodig is om alcoholreageren bij ratten te initiëren.
Elimineer eerst het potentiële nadeel van het gebruik van zoetstoffen in de ethanol zelftoedieningsprocedure. Verkrijg voor dit experiment ratten met een gewicht van 200 tot 225 gram. Hier worden Wistar-mannetjes gebruikt.
Houd ze in paren of alleen, afhankelijk van de rationale van het experiment. Houd de kolonie op een omgekeerde 12-12 licht-donker cyclus met gecontroleerde temperatuur en vochtigheid en voer de experimenten uit tijdens de donkere fase. Weeg de dieren wekelijks en laat ze minimaal een week acclimatiseren voordat je met het experiment begint.
Beperk de toegang van de rat tot voedsel en water niet. Het is niet nodig voor conditionering. Voer alle gedragstraining uit in dezelfde grootte operante kamer met een flood grid en afvalbak.
De kamer moet worden uitgerust met een geventileerde, geluidsdempingscabine. Elke kamer moet zijn uitgerust met stimuluslichten, spuitpompen en twee intrekbare hendels. De niveaus moeten lateraal ten opzichte van een vloeistofpottenrekje worden geplaatst.
Elke kamer moet worden aangestuurd via een computerinterface. Gebruik deze software om het operante conditioneringsprogramma voor te bereiden zoals nodig. Voer bijvoorbeeld de volgende opdrachten uit.
Stuur twee hendels uit om het begin van de sessie te markeren en om de beschikbaarheid van alcohol aan te geven. Laat de ethanolhendel, wanneer ingedrukt, 100 microliter 20%ethanol in de aangrenzende drinkput laten vallen en tijd uit voor vijf seconden. Geef het tijdverlies aan door een signaallicht boven de hendel te verlichten.
De andere hendel heeft, wanneer ingedrukt, geen geprogrammeerde consequentie en dient als controle voor niet-specifiek gedrag. Neem zelfs tijdens tijdverlies op hoe de ratten de hendels gebruiken, hoewel er geen gevolg is voor de rat. Trek na 30 minuten de twee hendels terug om het einde van de sessie aan te geven.
Laad een ethanoloplossing, gemaakt van 95%ethanol en kraanwater, in een spuit. Spuit de oplossing uit zonder luchtbellen in de kraanleidingen te introduceren. Bevestig handmatig de stroom van de oplossing.
Test de apparaten altijd handmatig. Droog ook altijd de oplossingsrecepteur uit voordat u een sessie start. Laad voordat u een sessie begint, de softwarebesturingen en zorg ervoor dat alles operationeel is.
Verplaats de ratten naar de testkamer in een transportkooi en wijs een rat toe aan elke kamer. Houd de testkamer op dezelfde temperatuur en vochtigheid als het vivarium. Laad de ratten op een consistente manier in hun kamers en op hetzelfde tijdstip van de dag voor elke sessie.
Start vervolgens de software om de sessie te starten. Nadat de sessie is afgelopen, breng de ratten terug naar het vivarium en gebruik een ontsmettingsmiddel om de operante conditioneringskooi schoon te maken. Voer de sessies dagelijks uit, vijf tot zes keer per week.
Bereken na elke sessie het gemiddelde aantal actieve hendeldrukken, inactieve hendeldrukken en alcoholbeloningen. De prestaties zullen zijn gestabiliseerd wanneer gedurende drie opeenvolgende sessies de beloningen niet meer dan 15% variëren. Ratten op een stabiele basislijn kunnen vervolgens worden gemanipuleerd. Een mogelijke manipulatie voor ratten op de gestabiliseerde basislijn is om hun motivatie voor de ethanolbeloningen te beoordelen.
Om dat te doen, onderwerp ze aan een progressief ratioschema. Programmeer de kamers om aanvankelijk een enkel volume alcohol af te geven met één hendelpers, maar verhoog het aantal hendeldrukken dat vereist is na elke alcoholversterker. Elk dier zal een breekpunt bereiken, dat overeenkomt met het aantal drukken dat voor de laatste verdiende versterker is gemaakt.
Dit model is geëvalueerd op zijn voorspellende validiteit met behulp van het goedgekeurde alcoholische medicijn, naltrexon. Inderdaad, voorspellende validiteit werd vastgesteld en daarom kan het model worden gebruikt om nieuwe geneesmiddelkandidaten te evalueren. Injecteer de ratten aanvankelijk met zoutoplossing 30 minuten voorafgaand aan elke sessie om ze aan de injectie te laten wennen.
Analyseer de resultaten van de sessies en ga verder wanneer het aantal beloningen tussen de laatste twee sessies niet meer dan 15% varieert. Geef vervolgens het naltrexon in zoutoplossing met pH aangepast naar neutraal. Randomiseer de testvolgorde tussen de verschillende behandelingsgroepen en onbehandelde controles.
Laat tussen de drugstoedieningen elke rat twee normale sessies doorlopen zonder behandeling, alleen blootgesteld aan zoutoplossing. Dit fungeert als de wassingsperiode en reset de rat. Herhaal de tests tot uiteindelijk elke geconditioneerde rat elk behandelingsniveau eenmaal ontvangt en de controlebehandeling eenmaal.
Na analyse van de gegevens kan de meest effectieve dosis worden geselecteerd om tijdens progressieve ratio-tests op de dieren te worden gebruikt. Met behulp van het beschreven protocol zijn 239 ratten uit acht verschillende cohorten getraind om de alcoholbeloning zelf toe te dienen zonder wateronttrekking of saccharine-sucrose vervaging. Ratten begonnen snel met het indrukken van hendels en verkregen meer dan 10 beloningen in de eerste sessie.
Uiteindelijk bereikten de ratten stabiele reageerfrequenties en verdienden ongeveer 24 beloningen over elke halve uur durende sessie. Een door de FDA goedgekeurd medicijn, naltrexon, werd getest in drie concentraties. Zoals verwacht, produceerde naltrexonbehandeling een dosisafhankelijke afname van zelftoediening van alcohol, wat een belangrijke farmacologische validatie voor dit protocol leverde.
Zoals verwacht, verminder
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit protocol beschrijft een nieuwe methode om operant gedrag voor alcohol bij ratten snel te initiëren zonder de noodzaak van waterdeprivatie of het verminderen van zoetstoffen. Deze aanpak is voordelig voor het bestuderen van de neurobiologie van alcoholbeloning.
Belangrijkste onderzoekscomponenten
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschap
- Gedragspsychologie
- Farmacologie
Achtergrond
- Operant conditionering wordt vaak gebruikt om alcoholzoekend gedrag bij ratten te bestuderen.
- Traditionele methoden omvatten vaak waterdeprivatie en zoetstoffen, wat de resultaten kan compliceren.
- Deze nieuwe methode vereenvoudigt het proces en vermindert mogelijke verstorende factoren.
- Wistar mannelijke ratten met een gewicht van 200 tot 225 gram worden doorgaans gebruikt voor deze experimenten.
Doel van het onderzoek
- Om een efficiëntere methode te ontwikkelen voor het initiëren van alcoholzelftoediening bij ratten.
- Om onderzoek naar de neurofarmacologie van alcoholbeloning te faciliteren.
- Om de noodzaak voor zoetstoffen in het zelftoedieningsproces te elimineren.
Gebruikte methoden
- Gebruik van een nieuwe operante conditionering opstelling.
- Training van ratten zonder voorafgaande waterdeprivatie.
- Directe initiëring van alcoholgedrag zonder vermindering van saccharine.
- Gedragsobservatie en gegevensverzameling tijdens alcoholzelftoediening.
Belangrijkste resultaten
- De nieuwe methode initieert effectief operant gedrag voor alcohol.
- Ratten vertonen consistent alcoholzoekend gedrag zonder voorafgaande blootstelling aan zoetstoffen.
- Resultaten geven een betrouwbare benadering voor het bestuderen van alcoholbeloningsmechanismen aan.
- Mogelijkheid voor bredere toepassingen in alcoholonderzoek.
Conclusies
- Dit protocol biedt een gestroomlijnde benadering voor het bestuderen van alcoholgedrag bij ratten.
- Het elimineren van zoetstoffen kan de validiteit van onderzoeksbevindingen verbeteren.
- De methode is een waardevol hulpmiddel voor onderzoekers in de neurobiologie en farmacologie.
Veelgestelde vragen
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.
