Sensation operante que procura no mouse

Resumo

Neste protocolo, descrevemos um método de aprendizagem operante utilizando estímulos sensoriais como reforço no mouse. Não requer treinamento prévio ou restrição alimentar, e permite o estudo do comportamento motivado, sem o uso de um reforçador farmacológicos ou naturais, tais como alimentos.

Resumo

Métodos operantes são ferramentas comportamentais poderosas para o estudo de comportamentos motivados. Esses métodos de "autoadministração" têm sido amplamente utilizados na pesquisa sobre dependência química devido à sua elevada validade construcional. Estudos operantes fornecem aos pesquisadores uma ferramenta para investigação pré-clínica de diversos aspectos do processo de dependência. Por exemplo, mecanismos de reforço agudo (tanto de drogas quanto não relacionados a drogas) podem ser testados utilizando ferramentas farmacológicas ou genéticas para determinar a capacidade de um alvo molecular de influenciar o comportamento de autoadministração^1-6. Além disso, comportamentos de busca por drogas ou alimentos podem ser estudados na ausência do reforçador primário, e a capacidade de compostos farmacológicos de interromper esse processo constitui um modelo pré-clínico para a descoberta de alvos moleculares e compostos que possam ser úteis no tratamento da dependência^3,7-9. Um problema ao realizar estudos de autoadministração intravenosa de drogas em camundongos é a dificuldade técnica de manter a perviedade do cateter. As taxas de perda nesses experimentos são altas e podem atingir 40% ou mais^10-15. Outro problema geral com a autoadministração de drogas é distinguir quais efeitos farmacologicamente induzidos pelo reforçador produzem comportamentos específicos. Por exemplo, a mensuração dos efeitos reforçadores e neurológicos de psicoestimulantes pode ser confundida por seus efeitos psicomotores. Métodos operantes que utilizam reforço alimentar podem evitar essas armadilhas, embora sua utilidade no estudo da dependência química seja limitada pelo fato de que algumas manipulações que alteram a autoadministração de drogas têm impacto mínimo sobre a autoadministração de alimentos. Por exemplo, lesão da dopamina mesolímbica ou eliminação do receptor de dopamina D1 reduzem a autoadministração de cocaína sem causar impacto significativo na autoadministração de alimentos ^12,16.

Estímulos sensoriais têm sido descritos por sua capacidade de sustentar respostas operantes como reforçadores primários (ou seja, não reforçadores condicionados)^17-22. Estímulos auditivos e visuais são autoministrados por diversas espécies^18,21,23, embora surpreendentemente pouco se saiba sobre os mecanismos neurais subjacentes a esse reforço. O modelo de busca operante por sensação (OSS, na sigla em inglês) é um modelo robusto para obtenção da autoministração sensorial em camundongos, permitindo o estudo dos mecanismos neurais importantes no reforço sensorial²⁴. Uma vantagem adicional do OSS é a possibilidade de triagem de camundongos mutantes quanto a diferenças no comportamento operante que possam ser relevantes para o vício. Relatamos que camundongos knockout para o receptor de dopamina D1, previamente demonstrados como deficientes na autoministração de psicoestimulantes, também não conseguem adquirir o OSS²⁴. Esse é um achado singular, pois esses camundongos são capazes de aprender uma tarefa operante quando a comida é usada como reforçador. Embora estudos operantes utilizando reforço alimentar possam ser úteis no estudo do comportamento motivado geral e dos mecanismos subjacentes ao reforço alimentar, como mencionado acima, esses estudos são limitados em sua aplicação ao estudo dos mecanismos moleculares do vício por drogas. Assim, pode haver substratos neurais semelhantes que mediam o reforço sensorial e o reforço por psicoestimulantes, distintos do reforço alimentar, o que tornaria o OSS um modelo particularmente atrativo para o estudo dos processos do vício por drogas. O grau de sobreposição entre outros alvos moleculares do OSS e os reforçadores por drogas é desconhecido, mas é um tema que estamos atualmente investigando. Embora alguns aspectos do vício, como resistência à extinção, possam ser observados com o OSS, descobrimos que a escalada²⁵ não é observada neste modelo²⁴. Curiosamente, a escalada na ingestão e alguns outros aspectos do vício são observados com a autoministração de sacarose²⁶. Assim, quando procedimentos operantes não farmacológicos são desejados para estudar processos relacionados ao vício, reforçadores alimentares ou sensoriais podem ser escolhidos para melhor atender à questão específica em investigação.

Em conclusão, tanto a automedicação alimentar quanto o OSS no camundongo apresentam a vantagem de não exigir um cateter intravenoso, o que permite uma abordagem de maior produtividade para estudar os efeitos de manipulações farmacológicas ou genéticas de alvos neurais envolvidos na motivação. Embora os testes operantes utilizando alimento como reforço sejam particularmente úteis no estudo da regulação da ingestão alimentar, o OSS é especialmente adequado para investigar os mecanismos de reforço de estímulos sensoriais e pode ter ampla aplicabilidade ao comportamento de busca de novidade e ao vício.

Protocolo

1. Escrever programa para ser executado sessões de testes operante utilizando variados estímulos visuais e auditivos como reforço

1. Para fixa ratio (FR) sessões: fazer sessões de uma hora de duração com a luz da casa e ventilador ligado durante a sessão. Para as sessões relação progressiva, fazer sessões de duas horas de duração. Têm ambas as alavancas estendida para a duração da sessão e contrabalançar a alavanca que é designado "ativa" versus "inativo" em animais (atribuição alavanca para cada animal nunca muda).
2. O código do programa de tal forma que cada reforçador é variada de acordo com os seguintes parâmetros:
   • cada reforçador tem uma das seguintes durações escolhidas aleatoriamente: 2, 4, 6 ou 8 seg.
   • cada reforçador tem uma das seguintes taxas de estímulo lâmpada de flash escolhido aleatoriamente: 0,625, 1,25, 2,5, ou 5 Hz, cada um com um ciclo de trabalho de 50%.
   • cada estímulo lâmpada de flash é aleatoriamente na esquerda ou no lado direito da câmara.
   • proporcionar um estímulo auditivo para a duração do reforçador, em nosso laboratório, provocar uma bomba de infusão que fornece cerca de 3 dB de som acima do ruído de fundo na câmara.
3. O código do programa para mostrar os seguintes valores em tempo real: 1. Número de prensas alavanca ativa, 2. Número de prensas alavanca inativos, 3. Número de reforços, 4. Tempo (em incrementos de 0,1 segundo).

2. Lidar com animais (3 procedimento dia)

1. Após aclimatação à facilidade animal, começam manejo dos animais. Isto irá habituar os animais a serem apanhados e transportados.
2. Comece por colocar as mãos enluvadas na gaiola e deixá-los sentar-se por 90 seg. Se cada rato não investigou as mãos naquele tempo, suavemente move as mãos para ratos e esperar que cada um deles para cheirar e / ou entre em contato com as mãos antes de prosseguir.
3. Com cuidado, pegue cada rato, um por um pela base da cauda e colocá-lo em sua mão, rapidamente levantando-a e trazendo-o de volta para permitir que o mouse para andar fora de sua mão de volta para a jaula.
4. Repita para cada rato 50-10 vezes, dependendo do comportamento do mouse. A última vez feito isso, segurar a alta do rato (com ele em pé sobre sua mão) por um período de tempo, dependendo do dia. Dia 1: 5 sec, Dia 2: 10 seg, Dia 3: 15 seg. Garantir que cada rato atende a esse critério para o dia. No dia 1, trocam as luvas entre gaiolas.
5. Início no dia 2, de volta curso do animal enquanto o mouse está em sua mão. Também no dia 2, começam com peso diário dos animais. Mark cauda de cada animal com um Sharpie para indicar número de registro assunto.
6. Se as injeções serão dadas durante o experimento, os ratos começam habituando às injeções no dia 2. Isto deve ser feito após todos os ratos na gaiola ter sido manipulados e preencheram o critério para o dia.

3. Equipamento limpo e teste

1. Lavar panela de fundo com água quente.
2. Limpar paredes da câmara operante e pisos com etanol 30%.
3. Executar um programa de teste que liga farol, ventilador, e as luzes de estímulo, se estende alavancas, e pressiona os registros alavanca.
4. Assegurar que todas as luzes e os ventiladores estão funcionando corretamente e testar o programa para garantir que todas as prensas de alavanca são gravadas.
5. Alavancas limpa com etanol 30%.

4. Realizar sessão operante (sessões devem ser 5-6 dias / semana, ao mesmo tempo do dia)

1. Pesar cada rato.
2. Carregar o programa em cada câmara e anotar o experimento de forma adequada. A alavanca ativa deve ser contrabalançada entre os animais (ou seja, a alavanca ativa é atribuída a alavanca esquerda para a metade dos ratos; a alavanca direita está ativo para a outra metade), mas o lado da alavanca ativa nunca muda uma vez um rato do rato foi atribuído.
3. Transporte de cada rato para sua câmara designado, feche a câmara e iniciar a sessão.
4. Após a sessão terminar, retire imediatamente o mouse e re-marca da cauda.
5. Câmaras limpas como descrito na Seção 3.
6. Analisar os dados para o número de prensas alavanca ativos e inativos. Número de reforços e / ou precisão alavanca (prensas% ativo alavanca) também podem ser relatados. Se os ratos vão ser testadas para o efeito de um tratamento no OSS, assegurar que todos os ratos para ser testado se encontraram critérios de aquisição (por exemplo,> 20 ativos prensas alavanca e> 65% prensas alavanca ativa para FR-1 final de três sessões ) antes do início do tratamento.
7. Após a aquisição do FR-1 de responder, o esquema de reforçamento pode ser alterado (por exemplo, uma maior proporção fixa, razão progressiva, razão aleatória, etc.)

5. Resultados representante

Um exemplo de aquisição OSS por camundongos machos C57Bl/6J é mostrado na Figura 1 (reproduzidas a partir de ^23). Camundongos controle foram submetidos condições idênticas, exceto que pressiona a alavanca de cada alavanca não tinha conseseqüência. Outro grupo de ratos é mostrado na Figura 2. Neste experimento, um grupo de ratos recebeu reforço OSS, enquanto outro grupo recebeu o reforço alimentar. Nós descobrimos que, em condições de acesso ad libitum ao alimento, tanto proporção fixa e progressiva responder são semelhantes entre OSS e respondendo por 10% Garantir (Figura 2, A e B). Isto permite comparações eficazes de uma manipulação em dois tipos diferentes de reforço (sensorial e alimentos) que evita confunde potenciais resultantes de um estado de fome ou as diferenças na taxa de resposta.

Figura 1:. Prensas Lever por ratos OSS e controles ratos OSS recebeu variados estímulos visuais e auditivos após cada ativo alavanca de imprensa (FR-1 esquema de reforçamento), enquanto pressiona a alavanca inativo apresentou nenhuma conseqüência. Camundongos controle foram submetidos as mesmas condições, mas não houve conseqüência de tanto pressionar a alavanca (alavancas são denotados 1 e 2 e são contrabalançados em animais da mesma maneira que as alavancas ativos e inativos são contrabalançados por ratos OSS). Alavanca ativa pressionando por ratos OSS foi aumentada em relação à alavanca inativos pressionando (* p <0,05, ** p <0,01) e não-reforçada alavanca pressionando por controles (n = 7, 8, $ p <0,05, p $ $ <0,01 ). Figura reproduzida a partir de ^23.

Figura 2:. Prensas Lever por ratos e camundongos OSS responder por alimentos A.) Ratos respondeu em um cronograma de FR-1 de reforço para os estímulos OSS ou reforçador de alimentos (10% Certifique). Todos os animais tiveram acesso ad libidum aos alimentos para a duração dos experimentos. B.) Após FR-1 sessões, os camundongos foram avançadas para uma relação progressiva (PR) cronograma de reforço para cinco dias. Os dados representam as médias dos valores dos dias quatro e cinco para cada animal. A proporção final concluída é relatado à direita do eixo Y e refere-se ao número de respostas necessárias para obter o reforço correspondente (ou seja, 30 respostas são necessárias para obter o 10 ^º reforço após previamente ganhando nove reforços).

Discussão

Sensação operante busca é uma alternativa útil de drogas intravenosas de auto-administração, quando o rato é o animal de escolha. O fato de que nem a cirurgia nem a manutenção do cateter é necessário é vantajosa, tal como estes são importantes obstáculos técnicos no mouse. OSS também é atraente porque pode ser medida de reforço aspectos distintos de outros reforçadores naturais, como alimentos.

É interessante notar que as medidas comportamentais no rato pode ser altamente variável em diferen...

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Pacote de teste de automedicação com drogas para camundongo: câmara extra larga e alavancas retráteis	Med Associates, Inc.	MED-307W-CT-D1	As alavancas são ultra-sensíveis (requerem cerca de 2 gramas de força) e são montadas a 2,2 cm acima do piso. Lâmpadas de estímulo amarelas são montadas a 2 cm acima de cada alavanca.
Pacote de interface e software	Med Associates, Inc.	MED-SYST-16	Este é o pacote para até 16 câmaras.