Poszukiwanie doznań w warunkowaniu instrumentalnym u myszy

Ogólnym celem niniejszej procedury jest badanie zachowań motywacyjnych u myszy poprzez ich trenowanie w wykonywaniu reakcji operantowej w celu otrzymania wzmocnienia sensorycznego. Osiąga się to poprzez napisanie programu dostarczającego zmienne bodźce sensoryczne. W przypadku gdy zwierzę wykonuje zadanie operantowe, bardzo ważne jest, aby podczas manipulacji zwierzęta pozostawały spokojne, dlatego eksperymentator musi poddać myszy habituacji przed rozpoczęciem testów.

Po habituacji myszy kolejnym krokiem jest przeprowadzenie codziennych sesji testów operantowych w schemacie stałego stosunku 1:1. W końcowej fazie schemat wzmocnienia może zostać zmieniony na inny, taki jak testowanie w schemacie stosunku progresywnego, stosunku losowego lub zmiennego interwału. Schemat poszukiwania doznań w warunkowaniu operantowym może być wykorzystany do wykazania zmian w reakcjach operantowych w wyniku manipulacji genetycznych lub farmakologicznych.

Główną zaletą tej techniki w porównaniu z istniejącymi metodami, takimi jak dożylna samopodaż leku u myszy, jest brak konieczności przeprowadzania szkoleń chirurgicznych lub ograniczania dostępu do pokarmu. Oprócz dostarczania wiedzy na temat zachowań motywowanych, operacyjne poszukiwanie doznań można zastosować również w badaniach nad układami takimi jak uzależnienie od narkotyków.

Przed rozpoczęciem eksperymentu zwierzęta muszą zostać najpierw przyzwyczajone do obsługi i transportu. Habituacja odbywa się w okresie trzech dni. Po aklimatyzacji myszy w pomieszczeniu dla zwierząt, pierwszego dnia habituacji, należy włożyć dłonie w rękawiczkach do klatki i pozostawić je tam na 90 sekund.

Jeśli w tym czasie nie każda mysz zbadała dłonie, delikatnie przesuń dłonie w stronę każdej myszy i poczekaj, aż zaczną je węszyć lub z nimi kontaktować, zanim przejdziesz dalej. Następnie ostrożnie chwyć każdą mysz u nasady ogona i połóż ją na dłoni. Szybko podnieś dłoń, a następnie opuść ją, aby mysz mogła z niej zejść z powrotem do klatki.

Powtórz ten zabieg dla każdej myszy. W zależności od zachowania zwierzęcia może być koniecznych od pięciu do 10 powtórzeń, aż mysz pozostanie spokojna. Przy ostatnim powtórzeniu podnieś dłoń wyżej i przytrzymaj mysz przez pięć sekund.

Mysz musi pozostać na dłoni przez cały czas, aby spełnić kryteria na dany dzień. Powtórz tę procedurę dla każdej klatki, zmieniając rękawiczki pomiędzy klatkami w pierwszym dniu habituacji. Powróć do obiektu następnego dnia, aby przeprowadzić drugą rundę habituacji.

Każdą mysz należy obsłużyć tak jak w dniu poprzednim, kładąc ją na dłoni i pozwalając jej samodzielnie wrócić do klatki. Ostatnie podniesienie powinno trwać 10 sekund. Następnie należy umieścić zwierzę na dłoni i pogłaskać.

Następnie należy je odłożyć. Ponadto, począwszy od drugiego dnia, należy zważyć każde zwierzę i oznaczyć jego ogon markerem permanentnym w celu wskazania numeru osobnika. Trzeciego dnia habituacji należy powtórzyć kroki zaprezentowane w dniach pierwszym i drugim, trzymając zwierzę wysoko w dłoni przez 15 seconds. Przy ostatnim podnoszeniu należy zważyć każdą mysz i ponownie oznaczyć ich ogony.

Gdy wszystkie myszy spełnią kryteria na dany dzień, zostaną poddane habituacji i będą gotowe do testów. W pierwszej kolejności należy napisać program, który zostanie wykorzystany w programie opera sensation seeking lub programie OSS. Sesje o stałym stosunku (FR) trwają jedną godzinę.

Sesje o progresywnym stosunku (PR) powinny być zaprogramowane na czas trwania dwóch. Należy wysunąć obie dźwignie i je zrównoważyć, wyznaczając dla każdego zwierzęcia, która dźwignia jest aktywna, a która nieaktywna. Przypisanie dźwigni dla każdego zwierzęcia nigdy nie ulega zmianie.

Zaprogramuj program w taki sposób, aby wzmocnienia słuchowe i wzrokowe były zróżnicowane. Czas trwania każdego z nich jest wybierany losowo i wynosi 2, 4, 6 lub osiem sekund. Częstotliwości błysków lampy są również wybierane losowo i wynoszą 0,6 2 5, 1 0,25, 2,5 lub pięć hertz, przy czym każda z nich ma 50% wypełnienie sygnału.

Błyski lampy stymulującej różnią się między lewą a prawą stroną komory. Następnie zaprogramuj bodziec słuchowy trwający tyle, co wzmocnienie. W tym przypadku pompa infuzyjna generuje dźwięk o natężeniu o około trzy decybele wyższym niż hałas tła w komorze.

Przed rozpoczęciem eksperymentu należy upewnić się, że komora jest czysta i działa prawidłowo. Najpierw umyj dolną tackę gorącą wodą. Następnie wyczyść komorę operacyjną, ściany oraz podłogi 30% ethanol.

Uruchom program testowy, który włącza wentylator, światło w klatce oraz światła bodźców, a także wysuwa dźwignie i rejestruje ich naciśnięcia. Po upewnieniu się, że wszystkie światła i wentylatory działają prawidłowo, przetestuj program, aby potwierdzić, że wszystkie naciśnięcia dźwigni są rejestrowane. Na koniec oczyść dźwignie 30% etanolem; sesje operacyjne powinny być przeprowadzane od pięciu do sześciu dni w tygodniu o tej samej porze każdego dnia.

W tym przykładzie eksperymenty są zazwyczaj przeprowadzane między godziną 800 a 1400. Podczas fazy ciemnej cyklu świetlnego zwierząt należy zważyć każdą mysz. Przed rozpoczęciem testów należy załadować program dla każdej komory i odpowiednio opisać eksperyment.

Przenieś każdą mysz do wyznaczonej komory, zamknij drzwiczki i rozpocznij sesję. Po zakończeniu sesji niezwłocznie wyjmij mysz i ponownie oznakuj ogon. Oczyść komory zgodnie z wcześniejszą instrukcją, a następnie przeanalizuj dane pod kątem liczby aktywnych i nieaktywnych naciśnięć dźwigni.

Można również zgłosić liczbę wzmocnień oraz/lub dokładność naciskania dźwigni. Wszystkie myszy muszą spełnić kryteria nabytego zachowania, jeśli mają zostać poddane badaniu wpływu leczenia na OSS; przed rozpoczęciem leczenia należy uzyskać więcej niż 20 aktywnych naciśnięć dźwigni oraz więcej niż 65% aktywnych naciśnięć dźwigni w trzech ostatnich sesjach o stałym stosunku (FR). Po nabyciu reakcji FR 1 można zmienić schemat wzmocnień.

Na przykład wyższy stały stosunek, stosunek progresywny lub stosunek losowy. Tutaj widzimy przykład nabywania operacyjnego zachowania poszukiwania doznań. U samców myszy C 57, black six J, myszy OSS otrzymywały zróżnicowane bodźce wzrokowe i słuchowe po każdym naciśnięciu aktywnej dźwigni.

W grupie kontrolnej dla nieaktywnych nacisnięć dźwigni myszy poddano identycznym warunkom, z wyjątkiem tego, że naciskanie którejkolwiek z dźwigni nie wywoływało żadnej konsekwencji. Z każdą kolejną sesją liczba nacisnięć dźwigni aktywnej przez myszy OSS wzrastała w stosunku do liczby nacisnięć w grupie kontrolnej dla dźwigni nieaktywnej.

Myszy reprezentowane przez szare linie nie wykazały tego wzrostu. W tym przykładzie jedna grupa myszy otrzymała wzmocnienie w postaci OSS. Podczas gdy druga grupa otrzymywała 10% ensure jako wzmocnienie pokarmowe przy dostępie ad libitum do pokarmu, tempo reakcji dla OSS i wzmocnienia pokarmowego wzrastało w podobny sposób w czasie.

W kolejnym przykładzie myszy zostały poddane pięciodniowemu progresywnemu harmonogramowi wzmocnień (progressive ratio schedule). Przedstawione tutaj dane stanowią średnie wartości z czwartego i piątego dnia dla każdego zwierzęcia. Osiągnięty końcowy współczynnik (final ratio) jest podany na osi Y po prawej stronie i odnosi się do liczby reakcji wymaganych do otrzymania odpowiadającego im wzmocnienia, analogicznie do tego, co wykazano w przypadku reagowania w stałym współczynniku (fixed ratio).

Wykres progresywny. Częstość reakcji była podobna w przypadku wzmocnień w postaci OSS i pokarmu. Stosując tę metodę, można porównać wpływ manipulacji na dwa różne rodzaje wzmocnień – sensoryczne i pokarmowe – bez potencjalnych czynników zakłócających wynikających ze stanu głodu lub różnic w częstości reakcji.

Podsumowując, warunkowe poszukiwanie doznań stanowi unikalne narzędzie do badania mechanizmów molekularnych leżących u podstaw wzmocnienia sensorycznego i może dodatkowo służyć jako narzędzie do badania uzależnienia od narkotyków.