Artigo de método

Formação Abordagem Condicionada pavloviano em Ratos

DOI:

10.3791/53580

⸱

4 de fevereiro de 2016

 , 
1Neuroscience Graduate Program, University of Michigan, 2Department of Psychiatry, University of Michigan

Neste artigo

Resumo

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Aqui, apresentamos um protocolo para eliciar o comportamento de abordagem condicionada pavloviana em ratos. Este procedimento pode ser usado para medir diferenças individuais na tendência de abordar e atribuir saliência de incentivo a pistas relacionadas à recompensa e investigar a vulnerabilidade ao vício.

Resumo

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Pistas que são contingentemente emparelhado com incondicionados, estímulos gratificantes pode adquirir-se propriedades de recompensa por meio de um processo conhecido como a atribuição de relevância de incentivo, ou a transformação de estímulos neutros em atraente, "queria" estímulos capazes de motivar comportamento. Abordagem condicionado de Pavlov (PCA) desenvolve-se após a apresentação independente de resposta de um estímulo condicionado (CS; por exemplo, uma alavanca) que prevê a administração de um estímulo não condicionado (US, por exemplo, uma pastilha de comida) e pode ser utilizado para medir incentivo saliência durante a formação, três padrões. respostas da condicionado (CRS) pode desenvolver:. comportamento de rastreamento de sinal (CS-dirigido CR), o comportamento de rastreamento de meta (US-dirigido CR), e uma resposta intermediária (ambos CRs) Registe-trackers atribuir incentivos relevância para recompensar-relacionada pistas e são mais vulneráveis ​​a reintegração induzida por sugestão de drogas que procuram, bem como outros comportamentos relacionados com a dependência, tornando PCA um poteprocedimento entially valiosa para estudar a vulnerabilidade vício. Aqui, descrevemos os materiais e métodos utilizados para provocar um comportamento PCA de ratos, bem como analisar e interpretar o comportamento PCA em experiências individuais.

Introdução

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

A transição do uso de drogas ao vício envolve interações complexas entre 1,2 aprendizagem pavloviano e instrumental. Durante consumo de drogas e drogas de procura de comportamentos, ações e resultados são aprendidas através de processos instrumentais; no entanto, as relações entre estímulos (por exemplo, sugestões relacionadas com a droga) e recompensas também são aprendidas através de processos de Pavlov. Pistas de Pavlov adquirir valor preditivo, mas eles também podem adquirir incentivo valor motivacional 3, em que eles se tornam atraente, desejável, e capaz de promover e manter o comportamento recompensa-seeking 4.

Muitos procedimentos que investigam recompensa aprendizagem em animais, no entanto, não permitir a disentanglement de preditivo em relação a aprendizagem motivacional incentivo. Em procedimentos de auto-administração de drogas, por exemplo, ambas as contingências instrumentais e pavlovianas são normalmente empregadas, de tal forma que os ratos aprendem a executar uma ação (por exemplo, nariz-poking, pressionando-alavanca, etc), a fim de receber um resultado (isto é, infusão intravenosa de drogas). O resultado gratificante também está emparelhado com estímulos de Pavlov (por exemplo, a iluminação de um porto nariz puxão, apresentação luz de sinalização, o som da bomba de infusão, sensação interoceptiva de fornecimento de fluido para a corrente sanguínea, etc.). Nem sempre é claro nestes procedimentos se pistas estão apoiando ações dirigidas a objetivos simplesmente por causa de sua relação preditiva com a recompensa, ou se sinais adquiriram propriedades motivacionais de incentivo da sua própria.

Para isolar experimentalmente o valor motivacional incentivo do valor preditivo de estímulos de Pavlov, nosso laboratório usa um procedimento pavloviano abordagem condicionado (PCA), a fim de identificar os ratos que atribuem incentivos relevância para recompensar-relacionados pistas. Durante uma sessão de treinamento, um estímulo condicionado (CS; por exemplo, uma alavanca) resposta de forma independente prevê a Delivery de um estímulo não condicionado (US, por exemplo, uma pastilha de alimento). Ao longo de várias sessões de treino, três fenótipos desenvolver: Sinal de rastreamento (resposta condicionada CS-dirigido [CR]), a meta-tracking (CR US-dirigido), e uma resposta intermediária (ambos CRs). Para meta-trackers (GTs), o CS é utilizado como um preditor de entrega de recompensa; No entanto, para sign-trackers (STs), o CS é atribuído com saliência incentivo, tornando-se atraente e desejável. Nesta revisão, descrevemos o equipamento, instalação e processamento de dados necessários para realizar um procedimento de PCA. Além disso, nós fornecemos resultados representativos de treinamento PCA, traçar considerações experimentais importantes, e discutir a utilidade putativa de procedimentos PCA em investigar a dependência e outros transtornos neuropsiquiátricos.

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Protocolo

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Todos os procedimentos foram aprovados pelo Comitê da Universidade sobre o Uso e tratamento dos animais (UCUCA; Universidade de Michigan, Ann Arbor, MI).

1. Equipamentos e Software

  1. Obter câmaras operativas comerciais e dispositivos. Veja a Tabela de Materiais.
  2. Realizar treinamento em ratos câmaras de condicionamento operante (largura 24,1 cm × 20,5 cm de profundidade x 29,2 cm de altura), situada em armários de atenuação de som com ventiladores para fornecer o ruído ambiente.
  3. Equipar cada câmara, com uma revista pelete (receptáculo), localizado centralmente na 21.6 cm de largura da parede frontal da câmara de operante 3 cm acima do chão de grelha de aço inoxidável. Certifique-se de que a revista pellet contém um sensor infravermelho que é capaz de detectar as entradas de cabeça para dentro do dispositivo.
  4. Ligue a revista pellet a um distribuidor da pelota, que oferece pelotas de alimentos com sabor de bananas (45 mg).
  5. De uma forma contrabalançada, posição um retrátil leVer (CS) de aproximadamente 2,5 cm de cada lado do recipiente de ressuspensão (esquerda ou direita) 3 cm acima do chão de grelha de aço inoxidável.
  6. Certifique-se de que a alavanca contém uma luz de sinalização LED dentro dele para fazer a alavanca estendida visualmente mais evidente.
  7. Se usando uma alavanca retráctil, calibrar a alavanca, colocando um peso de calibração 10 g na parte superior da alavanca, e depois ajustando o parafuso de calibração (localizado na parte superior do dispositivo) com uma chave de porca sextavada até que o peso por si só, é capaz de deprimir a alavanca.
  8. Equipar uma casa de luz vermelha no topo da câmara na parede oposta do recipiente revista.
    Nota: Uma casa de luz vermelha é utilizado para aumentar a perceptibilidade da alavanca iluminado.

2. Formação PCA

  1. -House par adulto ratos Sprague Dawley (250-300 g) no momento da chegada e deixá-los sem ser perturbado por pelo menos dois dias na colônia de habitação, que é mantido em um 12 hr ciclo claro / escuro.
  2. Gentilmente lidar com EACH rato durante pelo menos 1 min por dia durante dois dias, a fim de se aclimatar os ratos ao contacto humano. Fornecer ratos acesso ad libitum a comida e água na colônia habitacional.
  3. Conhecimento ratos com as pelotas de alimentos com sabor de bananas, colocando pelotas do alimento nas suas gaiolas (aproximadamente 15 pelotas por rato) por dois dias, começando três dias antes do treino PCA.
    Nota: Se os ratos são alojados em pares, que é útil para dividir os peletes uniformemente sobre os dois lados da gaiola de origem.
  4. Programa pré-treinamento
    Nota: Toda a nossa programação é realizada utilizando MEDState Notation (para Med Associates, software), eo manual está disponível online (mednr.com/pdf/doc003_MedPCProgramr.pdf). Programas são escritos como documentos de texto sem formatação (por exemplo, ASCII ou texto DOS) usando MedState notação, salvo com a extensão adequada (ou seja, [nome do arquivo] .mpc), então traduzido usando o programa MED-PC, Trans IV. Todos estes passos são fornecidos em maior detalhe na acima referida prógramação manual.
    1. Criar um programa de pré-treinamento que oferece cinqüenta pelotas do alimento em um tempo variável (VT) de programação 30 seg 5 min após o início do programa (ou seja, um pellet comida é entregue em média a cada 30 segundos, mas a entrega real varia aleatoriamente entre 0- 60 seg).
    2. Escreva o programa pré-treinamento de tal forma que a casa da luz vermelha está acesa, mas a alavanca permanece retraída para a duração do programa (cerca de 25 min).
    3. Realizar pré-treinamento e toda a experimentação subsequente durante o ciclo de luz.
    4. Um dia antes do treino PCA, coloque cada rato em uma câmara operante, feche e tranque a porta da câmara, e fechar a porta do armário de atenuação do som.
    5. Inicie o programa de pré-treinamento o mais rapidamente possível após a colocação de cada rato, na sua câmara.
    6. Remover cada rato da sua câmara tão rapidamente quanto possível após o programa termina.
    7. Registe o número de pelotas consumidas e excluir os ratos que não consumir todo opelotas de novos testes.
  5. Criar um programa de formação de APC que proporciona 25 ensaios em aproximadamente 40 minutos, começando 1 min após o início do programa.
    1. Escrever o programa para que, durante cada ensaio a alavanca é estendido para a câmara e iluminada por 8 s.
    2. Programa retração alavanca para ser imediatamente seguido pela entrega independente de resposta de um pellet de alimentos para a revista pellet.
    3. Separe cada teste em uma programação sec VT 90 (ie, extensão da alavanca e subsequente entrega pellet alimentos ocorre em média a cada 90 segundos, mas a entrega real varia aleatoriamente entre 30-150 seg).
    4. Coloque cada rato numa câmara de condicionamento, feche e tranque a porta da câmara, e fechar a porta do armário de atenuação do som.
    5. Inicie o programa de formação APC tão rapidamente quanto possível após a colocação de cada rato, na sua câmara.
    6. Remover cada rato da sua câmara tão rapidamente quanto possível após o programa termina.
    7. Eratos xclude que não consomem todas as pelotas de mais testes.

3. Processamento de Dados

  1. Transferir informações de saída para uma folha de cálculo (por exemplo, um documento de planilha).
  2. Criar um perfil que extrai informações de identificação (número de registro assunto, data de início, hora de início e número de caixa), bem como informações de saída (número e latência de prensas de alavanca e entradas de revistas).
    Nota: Nas experiências, as entradas do compartimento não-CS também são extraídas pelo perfil. Definir entradas de revistas não-CS como entradas para a revista que ocorrem fora do período sec CS 8 e durante o (ou seja, 60-120 seg) período VT 90 segundos durante o qual a alavanca não é estendido.
  3. Além disso processar os dados, nivelando as apertar a alavanca e revistas latências entrada em 8 segundos (ou seja, a duração da apresentação CS). Isto pode ser conseguido por meio de folha de cálculo da função IF: IF (X> 8,8, X).
  4. calcular a pontuação depara viés de resposta (ou seja, o número total de pressões da alavanca e entradas de revista para uma sessão; [alavanca prensas - entradas revista] / [pressões da alavanca + entradas de revista]), pontuação de latência (ou seja, a latência média para executar uma imprensa alavanca ou entrada de revista durante uma sessão; [latência entrada revista - alavanca de imprensa latência] / 8), ea diferença de probabilidade (ou seja, a proporção de pressões da alavanca ou entradas de revista; [alavanca de imprensa probabilidade - revista entrada probabilidade]) 5.
    Nota: Com estas fórmulas, todas as pontuações deve variar entre 1,0 e -1,0.
  5. Calcule a pontuação do índice PCA para cada rato pela média de seu viés de resposta, pontuação de latência, e a diferença de probabilidade dentro de cada sessão individual.
    Nota: A pontuação do índice PCA deve variar entre 1,0 e -1,0.

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Resultados

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Verificou-se que 5-7 sessões diárias de formação PCA é suficiente para ratos fenótipo por STS, GT, e respondedores intermédios (IRS), embora os ratos podem ser formados ainda com base nas necessidades de um laboratório particular ou experiência. Fenotipagem é baseado nos resultados de índice PCA, que são calculados pela média do viés de resposta, a pontuação de latência, ea diferença probabilidade de sessões individuais como anteriormente descrito no protocolo. Fenótipos são determinados...

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Discussão

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

formação PCA pode ser usado para determinar a variação individual na tendência de atribuir incentivos relevância aos estímulos condicionados, que tem sido argumentado ser um componente importante de vulnerabilidade vício. Por exemplo, ele já havia sido demonstrado que STs atribuir incentivos relevância para ambos os alimentos e medicamentos pistas 6, e ambos géneros e sugestões relacionadas com as drogas ativam regiões cerebrais semelhantes dentro de um circuito amígdalo-estriato-tálamo na STS-7. A...

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Divulgações

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Os autores não têm nada a divulgar.

Agradecimentos

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Este trabalho foi financiado pelo Departamento de Psiquiatria da Universidade de Michigan (U032826; JDM), o Instituto Nacional de Abuso de Drogas (NIDA; K08 DA037912-01; JDM) e a Bolsa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Defesa Nacional (NDSEG) do Departamento de Defesa (DoD) (CJF).

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Câmara de Teste Operante Modular Padrão com Topo Modificado para RatMed Associates, Inc.ENV-008CTA parte superior tem slot de acesso para trelas de entrega de medicamentos ou outros sistemas de arnês; vem com ENV-008CTC (Cover Insert) para slot de acesso
Cubículo atenuante de som de PVC expandidoMed Associates, Inc.Pacote operacional PCI ENV-022V
para até dezesseis câmarasMed Associates, Inc.MED-SYST-16Com base no número de câmaras operantes, o MED-SYST-8 (Pacote Operacional PCI para até Oito Câmaras) também está disponível
SmartCtrlMed Associates, Inc.Cabo Universal DIG-716P2
, 25′ (7,6 metros)Associados Médicos, Inc.SG-210CBCom base nas necessidades individuais, SG-210CB-50 (Cabo Universal, 50′ [15,2 m]) também está disponível
18″ (45,7 cm) Mini-Molex de 3 pinosMed Associates, Inc.SG-216ACom base nas necessidades individuais, SG-216A-2 (2′ [61.0 cm] Mini-Molex de 3 Pinos) também está disponível
Cabo de Alimentação, 25′ (7,6 m) Associados Médicos, Inc.SG-210CP-25
Piso de grade de aço inoxidável para RatMed Associates, Inc.ENV-005Com base na preferência, ENV-005A (Piso de Grade de Aço Inoxidável para Mouse) também está disponível 
Bandeja de resíduos reutilizáveisMed Associates, Inc.ENV-007-P3
Pacote de Painel de Enchimento para Câmara de Teste Modular PadrãoMed Associates, Inc.ENV-008-FP
Dispensador Modular de Pellets para Ratos, 45 mgMed Associates, Inc.ENV-203M-45
Recipiente de pellets, tipo de calhaMed Associates, Inc.ENV-200R2MCom base na preferência, ENV-200R1M (Pellet Receptable, Tipo Copo) também está disponível 
Alavanca retrátilMed Associates, Inc.ENV-112CMCalibrado para 25 g; precisa ser ajustado para 10 g antes do treinamento de aproximação condicionada pavloviana
Taco de alavanca retrátilMed Associates, Inc.ENV-112CML
Luminária Doméstica para RatMed Associates, Inc.ENV-215M
100 mA Lâmpadas de Substituição, Pacote de 10Med Associates, Inc.SG-800RVermelho; para uso com ENV-215M (Luz de Casa para Rato)
Pellets, 45 mg, Dieta Purificada para Primatas, Sabor BananaBio-ServF005950,000/caixa 

Referências

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Everitt, B. J., Robbins, T. W. Neural systems of reinforcement for drug addiction: from actions to habits to compulsion. Nature Neurosci. 8 (11), 1481-1489 (2005).
  2. Everitt, B. J. Neural and psychological mechanisms underlying compulsive drug seeking habits and drug memories--indications for novel treatments of addiction. Eur J Neurosci. 40 (1), 2163-2182 (2014).
  3. Robinson, T. E., Berridge, K. C. The neural basis of drug craving: an incentive-sensitization theory of addiction. Brain Res Brain Res Rev. 18 (3), 247-291 (1993).
  4. Milton, A. L., Everitt, B. J. The psychological and neurochemical mechanisms of drug memory reconsolidation: implications for the treatment of addiction. Eur J Neurosci. 31 (12), 2308-2319 (2010).
  5. Meyer, P. J., et al. Quantifying individual variation in the propensity to attribute incentive salience to reward cues. PloS One. 7 (6), e38987(2012).
  6. Yager, L. M., Robinson, T. E. A classically conditioned cocaine cue acquires greater control over motivated behavior in rats prone to attribute incentive salience to a food cue. Psychopharmacology (Berl). 226 (2), 217-228 (2013).
  7. Yager, L. M., Pitchers, K. K., Flagel, S. B., Robinson, T. E. Individual variation in the motivational and neurobiological effects of an opioid cue. Neuropsychopharmacology. 40 (5), (2015).
  8. Lovic, V., Saunders, B. T., Yager, L. M., Robinson, T. E. Rats prone to attribute incentive salience to reward cues are also prone to impulsive action. Behav Brain Res. 223 (2), 255-261 (2011).
  9. Saunders, B. T., Robinson, T. E. Individual variation in the motivational properties of cocaine. Neuropsychopharmacology. 36 (8), 1668-1676 (2011).
  10. Saunders, B. T., Yager, L. M., Robinson, T. E. Cue-evoked cocaine 'craving': role of dopamine in the accumbens core. J Neurosci. 33 (35), 13989-14000 (2013).
  11. Kearns, D. N., Gomez-Serrano, M. A., Weiss, S. J., Riley, A. L. A comparison of Lewis and Fischer rat strains on autoshaping (sign-tracking), discrimination reversal learning and negative auto-maintenance. Behav Brain Res. 169 (2), 193-200 (2006).
  12. Fitzpatrick, C. J., et al. Variation in the form of Pavlovian conditioned approach behavior among outbred male Sprague-Dawley rats from different vendors and colonies: sign-tracking vs. goal-tracking. PloS One. 8 (10), e75042(2013).
  13. Anderson, R. I., Spear, L. P. Autoshaping in adolescence enhances sign-tracking behavior in adulthood: impact on ethanol consumption. Pharmacol Biochem Behav. 98 (2), 250-260 (2011).
  14. Pitchers, K. K., et al. Individual variation in the propensity to attribute incentive salience to a food cue: Influence of sex. Behav Brain Res. 278, 462-469 (2015).
  15. Anderson, R. I., Bush, P. C., Spear, L. P. Environmental manipulations alter age differences in attribution of incentive salience to reward-paired cues. Behav Brain Res. 257, 83-89 (2013).
  16. Beckmann, J. S., Bardo, M. T. Environmental enrichment reduces attribution of incentive salience to a food-associated stimulus. Behav Brain Res. 226 (1), 331-334 (2012).
  17. Burns, M., Domjan, M. Topography of spatially directed conditioned responding: effects of context and trial duration. J Exp Psychol Anim Behav Process. 27 (3), 269-278 (2001).
  18. Christie, J. Spatial contiguity facilitates Pavlovian conditioning. Psychon Bull Rev. 3 (3), 357-359 (1996).
  19. Meyer, P. J., Cogan, E. S., Robinson, T. E. The form of a conditioned stimulus can influence the degree to which it acquires incentive motivational properties. PloS One. 9 (6), e98163(2014).
  20. Beckmann, J. S., Chow, J. J. Isolating the incentive salience of reward-associated stimuli: value, choice, and persistence. Learn Mem. 22 (2), 116-127 (2015).
  21. Flagel, S. B., et al. A selective role for dopamine in stimulus-reward learning. Nature. 469 (7328), 53-57 (2011).
  22. Saunders, B. T., Robinson, T. E. The role of dopamine in the accumbens core in the expression of Pavlovian-conditioned responses. Eur J Neurosci. 36 (4), 2521-2532 (2012).
  23. Clark, J. J., Collins, A. L., Sanford, C. A., Phillips, P. E. Dopamine encoding of Pavlovian incentive stimuli diminishes with extended training. J Neurosci. 33 (8), 3526-3532 (2013).
  24. Anselme, P., Robinson, M. J., Berridge, K. C. Reward uncertainty enhances incentive salience attribution as sign-tracking. Behav Brain Res. 238, 53-61 (2013).
  25. Robinson, M. J., Anselme, P., Fischer, A. M., Berridge, K. C. Initial uncertainty in Pavlovian reward prediction persistently elevates incentive salience and extends sign-tracking to normally unattractive cues. Behav Brain Res. 266, 119-130 (2014).
  26. Gallistel, C. R., Gibbon, J. Time, rate, and conditioning. Psychol Rev. 107 (2), 289-344 (2000).
  27. Morrow, J. D., Maren, S., Robinson, T. E. Individual variation in the propensity to attribute incentive salience to an appetitive cue predicts the propensity to attribute motivational salience to an aversive cue. Behav Brain Res. 220 (1), 238-243 (2011).
  28. Morrow, J. D., Saunders, B. T., Maren, S., Robinson, T. E. Sign-tracking to an appetitive cue predicts incubation of conditioned fear in rats. Behav Brain Res. 276, 59-66 (2015).
  29. Saunders, B. T., O'Donnell, E. G., Aurbach, E. L., Robinson, T. E. A cocaine context renews drug seeking preferentially in a subset of individuals. Neuropsychopharmacology. 39 (12), 2816-2823 (2014).

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Reimpressões e permissões

Solicitar permissão para reutilizar o texto ou as figuras deste artigo JoVE

Solicitar permissão

Etiquetas

C maras de Condicionamento OperanteComportamento de Rastreamento de SinalComportamento de Rastreamento de MetaEntrega de Pelotas de AlimentoRegistro de Press o de AlavancaAn lise de Entrada no AlimentadorPontua es do ndice de PCAFen tipos Comportamentais de RatosMedi o de Sali ncia do Incentivo

Artigos relacionados