Name: Nowa aparatura i metoda wzmacniania leków (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-08-20T17:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 32 s
Description: Poznaj nową metodę łączącą warunkowane preferencje miejsca i samoadministrację leków u szczurów do badania uzależnienia od kokainy. Ta technika umożliwia szczegółową analizę zachowań związanych z poszukiwaniem narkotyków.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Pragniemy podziękować Leah McAleer za wsparcie w przeprowadzeniu tego eksperymentu oraz pomoc przy prezentacji plakatowej podczas spotkania Society for Neuroscience w 2009 roku i przy produkcji tego filmu, wraz z Mohamedem Abdallą i Allison Ahrens. Dziękujemy również Rosie Maddox, Rachel Chavanie i Lindzie Ju za pomoc w gromadzeniu i analizie danych dla tego eksperymentu. Projekt był wspierany przez grant NIH/NIDA 3R01DA014640-05S1 (C.L.D), stypendium Jones Fellowship w The Waggoner Center for Alcohol and Addiction Research oraz grant szkoleniowy NIH/NIAA AA07471 (A.A.F). Cocaine HCl został hojnie udostępniony przez NIDA Drug Inventory and Supply and Control Program.

*=najważniejsze kroki
<ol>
	<li>Dobrze oswojone samce szczurów linii Sprague-Dawley są trenowane do naciskania dźwigni w zamian za nagrodę pokarmową (pellety sacharozy 45 mg; Bio-Serv, Frenchtown, NJ).</li>
	<li>*Cewniki dożylne są konstruowane z kaniul ze stali nierdzewnej (Plastics One, VA) i rurek Silastic. Szczury poddawane są zabiegowi chirurgicznemu kaniulacji żyły szyjnej, aby umożliwić samopodawanie leku. Znieczulenie stanowiła mieszanina tlenu (0,8 l/min; Airgas Southwest, Corpus Christi, TX) i izofluranu (2,5-4%; AErrane, Baxter Healthcare, Deerfield, IL) podawana przez system dostarczania gazu (VetEquip, Inc, Pleasanton, CA). Po operacji drożność cewnika jest utrzymywana poprzez codzienne przemywanie 0,1 ml roztworu soli fizjologicznej 0,9%, heparyny i Timentinu (antybiotyku). Gentamycyna, antybiotyk stosowany miejscowo, jest nakładana na czepkę czaszki i nacięcie klatki piersiowej w celu zapobiegania infekcjom. Wszystkie procedury chirurgiczne były zgodne z wytycznymi dotyczącymi sterylnych operacji na zwierzętach. Materiały chirurgiczne zostały poddane autoklawowaniu, a instrumenty wysterylizowano w roztworze chemicznym i sterylizatorze koralacyjnym. Implantowane cewniki przemywano metanolem, wodą i powietrzem podczas przygotowania, a następnie kąpano w 70% roztworze etanolu w dniu operacji. Szczury przygotowano do zabiegu poprzez ogolenie głowy i obszaru klatki piersiowej, a następnie nałożenie roztworu betadyny. Po operacji szczury były monitorowane przez kilka godzin przed powrotem do kolonii zwierząt.</li>
	<li>Kokaina (NIDA Drug Inventory and Supply and Control Program; RTI International, Research Triangle Park, NC) użyta w tym eksperymencie została rozpuszczona w izotonicznym roztworze soli fizjologicznej (0,9%) w odpowiednich stężeniach dawek zgodnie z wagą zwierząt. Roztwory kokainy były następnie filtrowane przez sterylne filtry strzykawkowe 0,2 µm przed codziennym użyciem.</li>
	<li>*Aparat składa się z dwóch operantowych komór z pojedynczą dźwignią (28 x 2 x 21 cm), wyposażonych w światła pokojowe i stymulujące oraz 3 zestawy fotokomórek (Med Associates, St. Albans, VT). Komory są połączone ze sobą zbudowanym z pleksiglasu korytarzem (21 x 25 x 25 cm). Korytarz składa się z dwóch czarnych ścian z białymi pasami i dwóch metalowych ścian, przezroczystej góry z pleksiglasu oraz białej podłogi z pleksiglasu. Dwie komory operantowe mają podłogi z prętów stalowych (4,8 mm) zamontowane nad wyjmowanymi metalowymi dnami klatek. Wewnątrz komór operantowych umieszczono bodźce sensoryczne, aby stworzyć unikalne, rozróżnialne środowiska. Bodźce wizualne stanowią biały lub czarny materiał filcowy przymocowany do przedniej i tylnej ściany oraz nad górą klatki. Bodźce zapachowe to aromaty na bazie olejków (róża lub cynamon) nasycające kulkę waty umieszczoną pod kratą podłogi komory.</li>
	<li>Procedura eksperymentalna trwa wiele dni, zaczynając od testów preferencji bazowej (2 dni), po których następują sesje samopodawania leku (8 lub 16 dni), a kończąc testem warunkowanej preferencji miejsca (CPP) (1 dzień).</li>
	<li>*Podczas procedur testowania preferencji bazowej i CPP zwierzęta mają dostęp do obu komór operantowych. Kamera wideo zamontowana nad aparatem rejestruje wejścia i wyjścia szczurów z każdej komory. Fotokomórki w komorach wykrywają przerwanie wiązki, co służy jako wskaźnik aktywności lokomotorycznej. Podczas sesji samopodawania leku zwierzęta są ograniczone do jednej komory operantowej, podczas gdy dane dotyczące reakcji na dźwignię i aktywności lokomotorycznej (np. przerwania wiązek fotokomórek) są rejestrowane za pomocą komputera Med Pentium 100 MHZ z oprogramowaniem Med-PC (Med Associates, Inc., St. Albans, Vermont).</li>
	<li>Pomiary preferencji bazowej są zbierane przez dwa kolejne dni. Na początek szczur jest umieszczany w centralnym korytarzu z dostępem do obu komór operantowych przez okres 20 min. Natychmiast po umieszczeniu w komorze jednocześnie aktywowane są kamera wideo, program Med-PC i stoper. Dane dotyczące preferencji bazowej są oceniane podczas przeglądania nagrań wideo.</li>
	<li>*Sesje samopodawania leku rozpoczynają się dzień po ostatnim teście bazowym. W komorze przed zwierzęciem umieszcza się bodźce sensoryczne (np. białe lub czarne okładziny ścienne oraz zapachy róży lub cynamonu) oraz panel blokujący dostęp do centralnego korytarza z pleksiglasu. Aby rozpocząć sesję, zwierzę jest umieszczane w komorze, a rurka z zamontowanej strzykawki z lekiem zostaje podłączona do wlotu cewnika zwierzęcia. Po zamknięciu drzwi komory operantowej uruchamiany jest program Med-PC i stoper, a dostęp do kokainy jest możliwy przez 1 godzinę. Każda reakcja na dźwignię skutkuje infuzją 0,1 ml kokainy (0,75 mg/kg/inj) lub roztworu soli fizjologicznej. Na koniec każdej sesji samopodawania szczur jest odłączany od rurki z lekiem, wyjmowany z komory i umieszczany w domowej klatce.</li>
	<li>Dzień po ostatniej sesji samopodawania zwierzęta poddawane są testowi warunkowanej preferencji miejsca (CPP). Procedura jest taka sama, jak opisano dla pomiarów bazowych (patrz pkt 7).</li>
	<li>*Ocena danych: Eksperymentator, nieznający przydziału zwierząt do grup, określa czas, jaki zwierzęta spędzają w każdym przedziale, oglądając nagranie wideo w celu oceny wejść i wyjść między przedziałami przez okres 15 min (rozpoczynając 5 min po umieszczeniu w aparacie). Tę samą procedurę stosuje się do wyznaczania wyników preferencji bazowej i testu CPP.</li>
	<li>*Analiza danych: Różnice między pomiarami bazowymi a wynikami CPP po warunkowaniu są wykorzystywane do określenia efektów warunkowania lekiem. Wyniki różnicowe oblicza się, odejmując czas spędzony w przedziale powiązanym z solą fizjologiczną od czasu spędzonego w przedziale powiązanym z lekiem podczas testu CPP: (Liczba sekund w przedziale powiązanym z lekiem) - (Liczba sekund w przedziale powiązanym z solą fizjologiczną). Analizy statystyczne zmian wyników różnicowych od sesji bazowej do testowej mogą być wykonane w celu określenia efektów warunkowania lekiem.</li>
</ol>
Wyniki CPP można również wyrazić jako procentową różnicę wyników CPP (%). W niniejszym badaniu procentową różnicę wyników CPP obliczono najpierw poprzez wyznaczenie procentu czasu spędzonego w każdej komorze operacyjnej według wzoru: (Czas w komorze z lekiem (lub solą fizjologiczną)/Całkowity czas w każdej komorze) * 10 = % uwarunkowanej preferencji miejsca (CPP). Procentowa różnica wyników została określona zgodnie ze wzorem: (% sparowany z lekiem) - (% sparowany z solą fizjologiczną) = procentowa różnica wyników CPP.
<img src="/files/ftp_upload/1998/1998fig1.jpg" alt="Wykres odpowiedzi na kokainę: reakcje na dźwignię w porównaniu z warunkową preferencją miejsca w eksperymentach krótkoterminowych i długoterminowych." data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rycina 1"> Rysunek 1. Zależność między przyjęciem kokainy a warunkową preferencją miejsca. Analizy korelacji Pearsona wykazały istotną dodatnią korelację między całkowitą liczbą reakcji dźwigni wzmocnionych kokainą a procentową różnicą w wyniku CPP u zwierząt, które samopodawały kokainę przez osiem sesji (np. grupa długoterminowa; p &lt; 0,05), ale nie dla zwierząt w grupie krótkoterminowej (np. 4 sesje z kokainą). Puste romby reprezentują poszczególne punkty danych dla grupy kokainy długoterminowej (n=9), a wypełnione kółka reprezentują grupę kokainy krótkoterminowej (n=8). Linie dopasowania są przerywane dla danych długoterminowych i ciągłe dla danych krótkoterminowych.

<ol><li>Sanchis-Segura, C., Spanagel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Behavioural+assessment+of+drug+reinforcement+and+addictive+features+in+rodents%3A+an+overview%5BTitle%5D)+AND+%22Addict+Biol%22%5BJournal%5D)">Behavioural assessment of drug reinforcement and addictive features in rodents: an overview.</a> Addict Biol. 11 (1), 2-2 (2006).</li>
<li>Tzschentke, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measuring+reward+with+the+conditioned+place+preference+%28CPP%29+paradigm%3A+update+of+the+last+decade%5BTitle%5D)+AND+%22Addict+Biol%22%5BJournal%5D)">Measuring reward with the conditioned place preference (CPP) paradigm: update of the last decade.</a> Addict Biol. 12 (3-4), 227-227 (2007).</li>
<li>Koob, G. F. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKoob%2C+GF+%22Psychopharmacology%3A+the+fourth+generation+of+progress%22">Psychopharmacology: the fourth generation of progress</a>. Bloom, K. D. , Raven Press. New York. 759-759 (1995).</li>
<li>Bardo, M. T., Bevins, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conditioned+place+preference%3A+what+does+it+add+to+our+preclinical+understanding+of+drug+reward%5BTitle%5D)+AND+%22Psychopharmacology+%28Berl%29%22%5BJournal%5D)">Conditioned place preference: what does it add to our preclinical understanding of drug reward.</a> Psychopharmacology (Berl). 153 (1), 31-31 (2000).</li>
<li>Panlilio, L. V., Goldberg, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-administration+of+drugs+in+animals+and+humans+as+a+model+and+an+investigative+tool%5BTitle%5D)+AND+%22Addiction%22%5BJournal%5D)">Self-administration of drugs in animals and humans as a model and an investigative tool.</a> Addiction. 102 (12), 1863-1863 (2007).</li>
<li>Stefanski, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Active+versus+passive+cocaine+administration%3A+differences+in+the+neuroadaptive+changes+in+the+brain+dopaminergic+system%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Active versus passive cocaine administration: differences in the neuroadaptive changes in the brain dopaminergic system.</a> Brain Res. 1157, 1-1 (2007).</li>
<li>Miguens, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differential+cocaine-induced+modulation+of+glutamate+and+dopamine+transporters+after+contingent+and+non-contingent+administration%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropharmacology%22%5BJournal%5D)">Differential cocaine-induced modulation of glutamate and dopamine transporters after contingent and non-contingent administration.</a> Neuropharmacology. 55 (5), 771-771 (2008).</li>
<li>Palamarchouk, V., Smagin, G., Goeders, N. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-administered+and+passive+cocaine+infusions+produce+different+effects+on+corticosterone+concentrations+in+the+medial+prefrontal+cortex+%28MPC%29+of+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Pharmacol+Biochem+Behav%22%5BJournal%5D)">Self-administered and passive cocaine infusions produce different effects on corticosterone concentrations in the medial prefrontal cortex (MPC) of rats.</a> Pharmacol Biochem Behav. 94 (1), 163-163 (2009).</li>
<li>Ciano, P. D. i, Blaha, C. D., Phillips, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conditioned+changes+in+dopamine+oxidation+currents+in+the+nucleus+accumbens+of+rats+by+stimuli+paired+with+self-administration+or+yoked-administration+of+d-amphetamine%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Conditioned changes in dopamine oxidation currents in the nucleus accumbens of rats by stimuli paired with self-administration or yoked-administration of d-amphetamine.</a> Eur J Neurosci. 10 (3), 1121-1121 (1998).</li>
<li>Twining, R. C., Bolan, M., Grigson, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Yoked+delivery+of+cocaine+is+aversive+and+protects+against+the+motivation+for+drug+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Yoked delivery of cocaine is aversive and protects against the motivation for drug in rats.</a> Behav Neurosci. 123 (4), 913-913 (2009).</li>
<li>Moolten, M., Kornetsky, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oral+self-administration+of+ethanol+and+not+experimenter-administered+ethanol+facilitates+rewarding+electrical+brain+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Alcohol%22%5BJournal%5D)">Oral self-administration of ethanol and not experimenter-administered ethanol facilitates rewarding electrical brain stimulation.</a> Alcohol. 7 (3), 221-221 (1990).</li>
<li>Schindler, C. W., Panlilio, L. V., Goldberg, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Second-order+schedules+of+drug+self-administration+in+animals%5BTitle%5D)+AND+%22Psychopharmacology+%28Berl%29%22%5BJournal%5D)">Second-order schedules of drug self-administration in animals.</a> Psychopharmacology (Berl). 163 (3-4), 327-327 (2002).</li>
<li>O'Dell, L. E., Khroyan, T. V., Neisewander, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dose-dependent+characterization+of+the+rewarding+and+stimulant+properties+of+cocaine+following+intraperitoneal+and+intravenous+administration+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Psychopharmacology+%28Berl%29%22%5BJournal%5D)">Dose-dependent characterization of the rewarding and stimulant properties of cocaine following intraperitoneal and intravenous administration in rats.</a> Psychopharmacology (Berl). 123 (2), 144-144 (1996).</li>
<li>Liu, Y., Roberts, D. C., Morgan, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sensitization+of+the+reinforcing+effects+of+self-administered+cocaine+in+rats%3A+effects+of+dose+and+intravenous+injection+speed%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Sensitization of the reinforcing effects of self-administered cocaine in rats: effects of dose and intravenous injection speed.</a> Eur J Neurosci. 22 (1), 195-195 (2005).</li>
</ol>

Produkcja wideo do tego artykułu była sponsorowana przez firmę Med Associate, która produkuje instrumenty wykorzystane w tym artykule.

Procedury operacyjnego dożylnego samopodawania leków oraz warunkowania miejsca są wiarygodnymi i walidowanymi modelami do badania neurobiologicznych podstaw zależności od substancji i uzależnień 1 2 3. Obie metody są powszechnie stosowane w przedklinicznych badaniach nad nadużywaniem leków i pozwalają mierzyć właściwości wzmacniające nadużywane substancje 4. Jednak obie metody posiadają niedoskonałości, które zostają poprawione w nowym aparacie i metodzie przedstawionych w niniejszej pracy 5.
Jedną z dużych wad tradycyjnych procedur CPP jest niekontrolowany tryb podawania leku. Ten sposób przyjmowania substancji prowadzi do innych wyników behawioralnych i neurochemicznych niż samoadministracja 6 7 8 9 10 11 i nie jest zgodny z ludzkim doświadczeniem przyjmowania leków. Ponadto, w przeciwieństwie do procedur samoadministracji leków, paradygmaty CPP nie pozwalają na pomiar progresywnych zmian w motywacji do przyjmowania leku, odzwierciedlonych przez zwiększone spożycie substancji; co stanowi domniemany punkt zwrotny w przejściu od rekreacyjnego używania narkotyków do niekontrolowanego uzależnienia. Jednakże zachowanie podczas samoadministracji leków również posiada ograniczenia interpretacyjne. Na przykład wskaźniki odpowiedzi są często wykorzystywane do wnioskowania o wartości nagrody, ale mogą być bezpośrednio wpływane przez efekty motoryczne samoadministrowanego leku, niezależnie od jego efektów motywacyjnych. Dodatkowo, liczba odpowiedzi wzmocnionych lekiem może być również wpływana przez obecność lub brak bodźców związanych z infuzją leku 12.
Znane jest, że szczury chętnie przyjmują kokainę w drodze samopodania, co wywołuje silne uwarunkowane preferencje miejsca przy różnych dawkach i drogach podania 2 13 14. Wyniki niniejszego badania potwierdzają wcześniejsze doniesienia dotyczące modeli wzmocnienia narkotykowego. Ponadto w grupie z długoterminową, ale nie krótkoterminową ekspozycją na kokainę, stwierdzono istotną dodatnią korelację między liczbą nacisnięć dźwigni wzmocnionych kokainą a wynikami CPP. Wyniki te sugerują, że uwarunkowanie miejsca i samopodanie nie muszą być izomorficznymi miarami nagrody. Na przykład można przypuszczać, że CPP po krótkotrwałej ekspozycji na kokainę odzwierciedla ostre właściwości wzmacniające, typowe dla początkowego rekreacyjnego używania narkotyków. Z drugiej strony, u szczurów z dłuższym doświadczeniem w przyjmowaniu kokainy, wzrost spożycia kokainy w odpowiedzi na rosnący poziom wzmocnienia uwarunkowanego może wskazywać na postępujące zmiany w wrażliwości na lek lub nasilone efekty nagradzające narkotyku w określonych populacjach.
Opisana metoda znajduje zastosowanie wykraczające poza ocenę pozytywnych efektów wzmacniających działania leków. Na przykład, przy przedłużonej ekspozycji na lek mogą pojawić się efekty awersyjne, które nie występowały podczas początkowego stosowania (np. warunkowe awersje miejscowe, czyli CPA), a które można by wykryć przy użyciu tej techniki. Dodatkowe zastosowania obejmują możliwość przesiewowego wyznaczania subpopulacji najbardziej wrażliwych na uczenie asocjacyjne indukowane sygnałami kokainy, ocenę zmian w zachowaniach motywowanych kokainą zapośredniczonych przez doświadczenie oraz wykrywanie trwałych efektów warunkowania lekowego podczas abstynencji i/lub reinstalacji wywołanej sygnałem. Podsumowując, aparatura i podejście to są efektywne pod względem czasu i kosztów, mogą być wykorzystane do badania szerokiego spektrum zagadnień związanych z nadużywaniem leków oraz zapewniają większą elastyczność w projekcie eksperymentalnym niż same metody CPP lub samopodawania.

<table><tbody><tr><td>Zestaw do testów warunkowania instrumentalnego (samopodawania leków) dla szczura</td><td><a href="http://www.med-associates.com/" target="_blank"><img src="/img/new_window.png"> Med Associates, Inc.</a></td><td>MED-08-CT-B1</td><td></td></tr><tr><td>Podczerwone źródło i detektor (fotokomórki)</td><td><a href="http://www.med-associates.com/" target="_blank"><img src="/img/new_window.png"> Med Associates, Inc.</a></td><td>ENV-253SD ENV-253</td><td></td></tr><tr><td>Oprogramowanie Med PC</td><td><a href="http://www.med-associates.com/" target="_blank"><img src="/img/new_window.png"> Med Associates, Inc.</a></td><td>SOF-735</td><td></td></tr><tr><td>Jednoprędkościowa pompa strzykawkową</td><td>Razel Scientific Instruments</td><td>Model R-E</td><td></td></tr><tr><td>Granulki sacharozy 45 mg</td><td>Bio-Serv</td><td>F042</td><td></td></tr><tr><td>Kaniula cewnikowa</td><td>Plastics One</td><td>C313G-5UP</td><td></td></tr><tr><td>Kokaina</td><td>RTI International</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

nowoczesne urządzenie i metoda wzmacniania działania leku

Novel Apparatus and Method for Drug Reinforcement

Zwierzęce modele wzmocnienia okazały się użyteczne w zrozumieniu neurobiologicznych mechanizmów leżących u podstaw uzależnienia od narkotyków. Procedury operacyjnego samopodawania leków oraz uwarunkowanej preferencji miejsca (CPP) są szeroko stosowane w badaniach na zwierzętach do modelowania różnych komponentów wzmocnienia, konsumpcji i uzależnienia od substancji u ludzi. W niniejszym badaniu zastosowaliśmy nowatorskie podejście do badania wzmocnienia narkotykowego u szczurów, łącząc tradycyjne metodologie CPP i samopodawania. Zbudowaliśmy aparat wykorzystujący dwie komory operacyjne Med Associate, bodźce sensoryczne oraz strefę neutralną wykonaną z pleksiglasu. Modyfikacje te pozwoliły naszym eksperymentom objąć motywacyjne aspekty przyjmowania narkotyków poprzez samopodawanie oraz ocenę siły uwarunkowania lekiem/bodźcem w teście CPP bez podawania substancji. W naszych eksperymentach szczury samopodawały kokainę (0,75 mg/kg/inj, i.v.) podczas czterech (np. „krótkoterminowych”) lub ośmiu (np. „długoterminowych”) sesji w dniach naprzemiennych w środowisku operacyjnym zawierającym charakterystyczne bodźce sensoryczne (np. węchowe i wzrokowe). W dniach naprzemiennych, w innym środowisku operacyjnym (z innymi bodźcami), do samoinfuzji dostępny był roztwór soli fizjologicznej (0,1 ml, i.v.). Dwadzieścia cztery godziny po ostatniej sesji samopodawania/parowania z bodźcem przeprowadzono test CPP. Zgodnie z typowymi wynikami CPP, odnotowano istotną preferencję dla komory powiązanej z samopodawaniem kokainy. Dodatkowo, u zwierząt poddanych eksperymentowi długoterminowemu, stwierdzono istotną dodatnią korelację między wielkością CPP a liczbą reakcji dźwigni wzmocnionych kokainą. Podsumowując, ten aparat i podejście są efektywne pod względem czasu i kosztów, mogą być wykorzystane do badania szerokiego zakresu zagadnień związanych z nadużywaniem narkotyków i zapewniają większą elastyczność w projektowaniu eksperymentów niż same metody CPP lub samopodawania.

Procedury operacyjnego samopodawania leków oraz uwarunkowanej preferencji miejsca (CPP) są szeroko stosowane w badaniach do modelowania różnych komponentów wzmocnienia narkotykowego, konsumpcji i uzależnienia u ludzi. W niniejszym raporcie połączyliśmy tradycyjne metody CPP i samopodawania jako nowatorskie podejście do badania wzmocnienia i uzależnienia od leków u szczurów.

Nowoczesne urządzenie i metoda wzmacniania działania leku

Modele zwierzęce wzmocnienia okazały się użyteczne w zrozumieniu mechanizmów neurobiologicznych leżących u podstaw uzależnienia od narkotyków. Operacyjne podawanie leków...

Niniejszy materiał wideo prezentuje nowe podejście do badania nadużywania leków, łączące tradycyjne procedury warunkowej preferencji miejsca oraz samopodawania. W pierwszej kolejności określane są preferencje bazowe dla dwóch odrębnych środowisk operantowych. Następnie rozpoczynają się sesje samopodawania, podczas których szczury samopodają kokainę tylko w jednym z charakterystycznych środowisk operantowych.Po warunkowaniu mierzy się czas, jaki zwierzęta decydują się spędzić w każdym z środowisk operacyjnych, a następnie można zmierzyć i skorelować zmiany w preferencji miejsca oraz tempo samopodawania leku. Cześć, nazywam się Allison Fiducia i pochodzę z laboratorium dr Christine Elle z College of Pharmacy, wydziału farmakologii i toksykologii na University of Texas at Austin. A ja jestem Christine Elle.Dzisiaj chcielibyśmy zaprezentować Państwu nowatorskie urządzenie, które może być wykorzystywane na kilka różnych sposobów do badania wzmocnienia działaniem leków oraz uzależnień u szczurów. W naszym laboratorium stosujemy tę procedurę do badania efektów warunkowych samopodawania kokainy. Zatem przejdźmy do szczegółów.Aby rozpocząć przygotowania do eksperymentów nad wzmocnieniem wywołanym przez leki, należy najpierw wytrenować samce szczurów w naciskaniu dźwigni w celu otrzymania nagrody pokarmowej. Następnie należy skonstruować cewniki dożylne, które będą wykorzystywane do samopodawania leków. Cewniki wykonuje się z kaniul ze stali nierdzewnej oraz drenów Celeste; przed użyciem należy je przepłukać metanolem i wodą.Następnie, podczas przygotowania w dniu operacji, wysuszcie je na powietrzu, a potem obmyjcie w 70% etanolu. Po przygotowaniu cewników u szczurów przeprowadza się zabieg chirurgiczny cewnikowania żyły szyjnej, aby umożliwić samopodawanie leku. Podczas eksperymentów szczura znieczula się izofluranem w stężeniu od 2,5% do 4%.Następnie należy ogolić głowę oraz klatkę piersiową i zdezynfekować te obszary roztworem Betadinu. Po zabiegu zwierzę należy umieścić na sterylnym podkładzie. Szczura należy monitorować przez kilka godzin przed powrotem do kolonii zwierząt.Należy utrzymywać drożność cewnika poprzez codzienne płukanie 0,1 mililitrami 0,9% roztworu soli fizjologicznej, heparyny i mentonu. Aby przygotować kokainę wykorzystywaną w eksperymentach, należy rozpuścić ją w izotonicznym roztworze soli fizjologicznej w odpowiednich stężeniach dawek, dostosowanych do masy ciała zwierząt, po przygotowaniu zwierząt i sposobu podania leku. Przyjrzyjmy się aparaturze wykorzystywanej podczas eksperymentów. Aparatura używana podczas eksperymentów składa się z dwóch komór z pojedynczą dźwignią, wyposażonych w światło domowe oraz światło stymulujące, a także trzech zestawów fotokomórek, które służą do pomiaru aktywności lokomotorycznej.Komory są połączone ze sobą za pomocą konstrukcji korytarza z pleksiglasu. Korytarz składa się z dwóch czarnych ścian z białymi pasami i dwóch metalowych ścian, przezroczystego górnego poszycia z pleksiglasu oraz białej podłogi z pleksiglasu. Dwie komory operacyjne są wyposażone w podłogi z prętów stalowej kraty i zdejmowane metalowe dna klatek.W komorze operantowej umieszcza się sygnały wizualne i zapachowe, aby stworzyć unikalne, rozróżnialne środowiska. W jednym ze środowisk obiekt badawczy będzie miał dostęp do iniekcji kokainy. W drugim środowisku obiekt badawczy będzie miał dostęp wyłącznie do iniekcji soli fizjologicznej.Wskazówki wizualne stanowią biały lub czarny materiał filcowy przymocowany do przedniej i tylnej ścianek oraz do góry klatki. Wskazówki węchowe stanowią olejki eteryczne z róż lub cynamonu nasycające bawełnianą kulkę umieszczoną pod prętową podłogą komory. Podczas eksperymentów odpowiedzi Libry oraz dane dotyczące aktywności lokomocyjnej są rejestrowane za pomocą komputera Med Pentium 100 megahertz wyposażonego w oprogramowanie med PC.Po zapoznaniu się z aparaturą eksperymentalną, przejdźmy do omówienia sposobu gromadzenia danych. Procedura eksperymentalna trwa wiele dni i rozpoczyna się od dwudniowych testów preferencji bazowej, po których następują sesje samopodawania leku trwające 8 lub 16 dni, a kończy się testem warunkowej preferencji miejsca. Aby rozpocząć pomiary preferencji bazowej, umieść szczura w środkowym przejściu z dostępem do obu komór operantowych na 20 minut.Natychmiast po umieszczeniu szczura w komorze należy jednocześnie uruchomić program oprogramowania PC kamery wideo oraz stoper. Po 20 minutach wyjąć szczura z komory i umieścić go z powrotem w klatce domowej. Dzień po ostatnim teście bazowym rozpocząć sesje samopodawania leku.W pierwszej kolejności umieść bodźce sensoryczne, a następnie zamontuj panel, aby zablokować dostęp z pleksiglasowego korytarza centralnego do komory. Teraz podłącz wlot cewnika zwierzęcia do zamontowanej strzykawki z lekiem, aby rozpocząć sesję. Najpierw umieść zwierzę w komorze.Po zamknięciu drzwi komory operacyjnej uruchom program komputera medycznego oraz timer, aby dostęp do kokainy trwał przez jedną godzinę. Kokaina jest podawana zgodnie z progresywnym harmonogramem wzmocnień (progressive ratio schedule). Harmonogram ten wymaga coraz większej liczby reakcji naciskania dźwigni w celu otrzymania każdego kolejnego wstrzyknięcia kokainy.Każdy zastrzyk obejmuje dawkę 0,75 mg/kg podawaną w dniach naprzemiennych. W środowisku alternatywnym w przypadku zastrzyków z soli fizjologicznej stosowany jest również harmonogram progresywnego stosunku. Po zakończeniu każdej sesji samopodawania odłącz owijkę od drenu z lekiem, wyjmij ją z komory i umieść z powrotem w klatce domowej.Dzień po ostatniej sesji samopodawania należy przeprowadzić test warunkowej preferencji miejsca. Procedura tego testu jest taka sama, jak w przypadku pomiarów bazowych. Teraz zobaczmy, jak ocenić i przeanalizować uzyskane dane.Podczas oceny danych, w warunkach ślepej próby przypisania grup przez eksperymentatora, określa się czas, jaki zwierzę spędziło w każdym przedziale. Eksperymentator analizuje nagranie wideo, aby policzyć wejścia i wyjścia między przedziałami w ciągu 15 minut, zaczynając pięć minut po umieszczeniu zwierzęcia w aparaturze. Stosuje się te same procedury, które posłużyły do określenia preferencji bazowej oraz wyników testu CPP.Różnice między pomiarami wyjściowymi a wynikami CPP po warunkowaniu są wykorzystywane do określenia efektów warunkowania lekiem. Wyniki różnicowe po warunkowaniu oblicza się poprzez odjęcie czasu spędzonego w przedziale sprzężonym z bodźcem istotnym od czasu spędzonego w przedziale sprzężonym z lekiem podczas testu CPP. Wyniki różnicowe wyjściowe oblicza się w analogiczny sposób, a następnie odejmuje je od wyników różnicowych CPP.W celu określenia efektów warunkowania lekiem można przeprowadzić analizę statystyczną zmian poszczególnych wyników od poziomu bazowego do sesji testowych. Przedstawiono tutaj reprezentatywny wykres wyników bazowych i testów CPP. Wyniki testów CPP były istotnie wyższe od wyników bazowych, co wskazuje na preferencję środowiska związanego z kokainą.Tutaj przedstawiono analizę korelacji po warunkowaniu dla całkowitej liczby reakcji opuszczenia narkotyku oraz wyniki testu różnicy CPP. Grupa długoterminowa kokainy była jedyną grupą, w której zaobserwowano istotną dodatnią korelację między reakcjami opuszczenia narkotyku a wynikami testu CPP. Właśnie pokazaliśmy Państwu, jak połączyć tradycyjne metody warunkowania, preferencji miejsca oraz samopodawania w nowatorskie podejście do badania wzmocnienia narkotykowego u szczurów.Podczas wykonywania tej procedury ważne jest prowadzenie dokładnej dokumentacji. To wszystko. Dziękujemy za oglądanie i życzymy powodzenia w przeprowadzaniu eksperymentów.

novel-apparatus-and-method-for-drug-reinforcement

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

Nowy aparat i metoda wzmacniania leków

Modele zwierzęce nawrotów, znane jako procedury reinstalacji, są szeroko wykorzystywane do badania roli stresu w nawrotach poszukiwania narkotyków. W niniejszym opracowaniu przedstawiamy metodę indukowania reinstalacji poszukiwania kokainy u szczurów laboratoryjnych poprzez krótkotrwałą ekspozycję na łagodne, przerywane wstrząsy elektryczne stóp.

Procedura badania reinstatmentu poszukiwania kokainy indukowanego wstrząsem stopy u szczurów laboratoryjnych

Źródło: Batra, V., et al. Ogólna metoda oceny wpływu głębokiej stymulacji mózgu na samodzielne podawanie metamfetaminy dożylnie. J. Vis. Exp. (2016).Ten film pokazuje szczurzy model uzależnienia od narkotyków, w którym zwierzę samo podaje dożylnie metamfetaminę, naciskając dźwignię, co prowadzi do kompulsywnych zachowań związanych z poszukiwaniem narkotyków napędzanych uwalnianiem dopaminy w jądrze półleżącym. Aby temu przeciwdziałać, szczur jest poddawany głębokiej stymulacji mózgu (DBS) za...

Głęboka stymulacja mózgu jako metoda leczenia uzależnienia od narkotyków w modelu szczurzym

Obecne badanie ocenia nowatorską procedurę oceny wzmacniających efektów smacznych roztworów u szczurów laboratoryjnych: samodzielne podawanie wewnątrzustne. W tym celu mierzono reakcję instrumentalną (tj. naciskanie dźwignią) na wewnątrzustne wlewy słodkich roztworów o różnych stężeniach na podstawie ciągłych i progresywnych harmonogramów współczynników wzmocnienia.

Nowatorska procedura oceny wzmacniających właściwości degustatorów u szczurów laboratoryjnych: instrumentalne samodzielne podawanie wewnątrzustne

Ten artykuł opisuje dostarczanie wewnątrzczaszkowej stymulacji elektrycznej, która jest czasowo i przestrzennie oddzielona od środowiska używania narkotyków w leczeniu uzależnienia od metamfetaminy dożylnie.

Ogólna metoda oceny wpływu głębokiej stymulacji mózgu na samodzielne podawanie metamfetaminy dożylnie

Tutaj prezentujemy protokół wywołujący u szczurów zachowania warunkowe oparte na podejściu Pawłowa. Procedura ta może być wykorzystana do pomiaru indywidualnych różnic w tendencji do zbliżania się i przypisywania istotności bodźców sygnałom związanym z nagrodą oraz badania podatności na uzależnienie.

Trening podejścia warunkowego Pawłowa u szczurów

Reaktywność wskazówek jest rozumiana jako wrażliwość na sygnały związane z doświadczeniami związanymi z zażywaniem narkotyków, które przyczyniają się do głodu i nawrotów u abstynentów. Reaktywność sygnału jest modelowana u szczurów poprzez pomiar orientacji uwagi na sygnały związane z narkotykami, co skutkuje zachowaniem podejścia apetytywnego w teście reaktywności sygnału po samodzielnym podaniu i wymuszonej abstynencji.

Protokół pomiaru reaktywności sygnałów w szczurzym modelu zaburzeń związanych z używaniem kokainy

Ten protokół opisuje Preferencję Miejsca Warunkowego (CPP) jako model nawrotu. Procedura ta pozwala na pomiar nawrotu u zwierząt laboratoryjnych, biorąc pod uwagę wpływ sygnałów środowiskowych związanych z narkotykami, takich jak głód i nawrót u osób uzależnionych od abstynencji, jest obecnie przedmiotem programów leczenia uzależnień.

Przywrócenie poszukiwania narkotyków u myszy przy użyciu paradygmatu warunkowej preferencji miejsca

Opisana jest procedura, która wykazuje silny ostry nawrót do heroiny spowodowany brakiem jedzenia po nałożonej karze abstynencji. Model abstynencji narzuconej karą został z powodzeniem wdrożony przy użyciu harmonogramu łańcucha poszukiwania i zażywania do samodzielnego podawania heroiny. Testy na obecność heroiny są następnie wykonywane po 24 godzinach stresu związanego z deprywacją pokarmową.

Procedura badania nawrotów heroiny wywołanych stresem Poszukiwanie abstynencji nałożonej karą

W niniejszej pracy opiszemy test behawioralny dla gryzoni, który pozwala wykryć powrót funkcji zarówno proksymalnych, jak i dystalnych części przedniej kończyny, w tym ruchów palców, podczas naturalnie występującego zachowania, które nie wymaga intensywnego treningu ani deprywacji w celu zwiększenia motywacji.

Nowa metoda oceny funkcji proksymalnej i dystalnej kończyny przedniej u szczura: skala kończyny przedniej Irvine'a, Beattiesa i Bresnahana (IBB)

Wyjaśniono nowatorską metodę zmniejszania zmienności podczas wystawiania ryb na działanie narkotyków.  Stwierdzono, że ryby wystawione na różne wzorce ekspozycji na etanol miały zmieniony poziom lęku podczas odstawienia w teście skotoksji jasnej/ciemnej.

Nowa metoda podawania leków wielu danio pręgowanemu (Danio rerio) i kwantyfikacja odstawienia

Poznaj nową metodę łączącą warunkowane preferencje miejsca i samoadministrację leków u szczurów do badania uzależnienia od kokainy. Ta technika umożliwia szczegółową analizę zachowań związanych z poszukiwaniem narkotyków.

Nowoczesne urządzenie i metoda wzmacniania działania leku

Przeglądaj więcej filmów