Методическая статья

Павлова кондиционером подход к обучению у крыс

DOI:

10.3791/53580

⸱

4 февраля 2016 г.

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

В этой статье

Краткое содержание

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

Здесь мы представляем протокол для выявления поведения Павлова на основе условного подхода у крыс. Эта процедура может быть использована для измерения индивидуальных различий в склонности к приближению и приписывания значимости стимула сигналам, связанным с вознаграждением, а также для исследования уязвимости к зависимости.

Аннотация

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

Реплики, которые условно паре с безусловными, награждение раздражители могут приобретать награждение свойства самому посредством процесса, известного как атрибуции мотивации выпуклостью или трансформации нейтральных раздражителей в привлекательной, "хотел" стимулы, способные мотивировать поведение. Павловский условный подход (СПС) развивается после ответного независимый презентации условного раздражителя (CS; например, рычаг), которая предсказывает доставку безусловного раздражителя (США; например, пищевая осадок) и может быть использован для измерения стимул Salience во время тренировки, три модели. условных рефлексов (CRS) может развиваться:. подписать отслеживания поведения (CS-направленного CR), цель отслеживания поведения (США направлены CR), и промежуточный ответ (оба КЛ) Вход трекеры атрибут стимул заметность наградить связанной киев и более уязвимы для кия-индуцированной восстановление ищет наркотики, а также другие виды поведения наркомании связанных, делая PCA горшокненциально необходимой процедурой для изучения наркомании уязвимость. Здесь мы описываем материалы и методы, используемые для выявления поведение ПМС у крыс, а также анализировать и интерпретировать поведение ПМС в отдельных экспериментах.

Введение

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

Переход употребления наркотиков к наркомании включает сложные взаимодействия между павловской и инструментального обучения 1,2. Во употреблением наркотиков и поиску наркотиков поведения, действия и результаты изучены через призму инструментальных процессов; Однако, отношения между стимулами (например, реплики, связанные с наркотиками) и наградах также узнал через павловских процессов. Павлова сигналы приобретают прогностическую ценность, но они также могут приобретать стимулирования мотивации значение 3, в результате чего они становятся привлекательными, желательно, и способна стимулировать и поддерживать поведение награда ищущих 4.

Многие процедуры следственные награду обучения у животных, однако, не позволяют распутывания интеллектуального против стимулирования мотивационной обучения. В процедурах препарат самоуправления, например, оба инструментальные и Павлова условные обычно используются, например, что крысы научиться выполнять действия (например, нос-Pokiнг, рычаг прессования и т.д.), чтобы получить определенного результата (например, внутривенное вливание препарата). Полезным результатом также в паре с павловских раздражители (например, освещение носа-мешке порт, кий свет презентации, звук инфузионного насоса, интероцептивный чувство подачи жидкости в кровоток и т.д.). Часто неясно в этих процедурах ли сигналы поддерживают целенаправленное действия просто потому, что их предсказательной отношений с наградой, или были ли сигналы приобрела стимулирования мотивации свойства самостоятельно.

Для того, чтобы экспериментально выделить стимулирующую мотивационную значение из прогнозной стоимости павловских раздражители, наша лаборатория использует процедуру Павлова условный подход (СПС), чтобы определить крыс, которые приписывают стимул заметность наградить связанных реплики. Во время тренировки, условный раздражитель (CS; например, рычаг) отклика независимо предсказывает выскачень из безусловного раздражителя (США; например, шарик пищи). В течение нескольких сеансов обучения, три фенотипа разработать: подписать отслеживания (CS-направленного условный рефлекс [CR]), цель отслеживания (США, направленную Cr), и промежуточный ответ (оба КЛ). Для целенаправленной трекеров (ГТС), то CS используется в качестве предсказателя поставки вознаграждение; Однако, для регистраций трекеров (STS), то CS объясняется с стимулирования выпуклостью, став привлекательной и желанной. В этом обзоре мы опишем оборудования, настройке и обработку данных, необходимых для выполнения процедуры PCA. Кроме того, мы обеспечиваем показательные результаты обучения PCA, наметить важные экспериментальные соображения, и обсудить предполагаемый полезность процедур СПС в расследовании наркоманию и другие нервно-психических расстройств.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

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

Все процедуры были одобрены Университета комитета по использованию и уходу за животными по (UCUCA, Университет штата Мичиган, Анн-Арбор, Мичиган).

1. Оборудование и программное обеспечение

  1. Получить коммерческие рабочих камерах и устройств. См материалы табл.
  2. Проведение обучения в крысиных рабочих камерах кондиционирования (ширина 24,1 см × 20,5 см глубина х высота 29,2 см), расположенный в звуковых-ослабления шкафов с вентиляторы для обеспечения окружающего шума.
  3. Персонаже каждую камеру с гранулами журнала (сосуды), расположенный центрально в 21,6 см шириной передней стенке оперантной камере 3 см выше нержавеющей стали этаже сетки. Убедитесь, что осадок Журнал содержит инфракрасный датчик, который способен обнаруживать записи голову в устройстве.
  4. Подключите журнал гранул к гранул дозатора, который доставляет банановые вкусом еды гранул (45 мг).
  5. В уравновешивается образом, позиция одна выдвижная левер (CS) примерно 2,5 см по обе стороны от гранул сосуда (влево или вправо) 3 см выше нержавеющей стали этаже сетки.
  6. Убедитесь, что рычаг содержит свет СИД кий в нем, чтобы сделать расширенный рычаг визуально более заметны.
  7. При использовании выдвижной рычаг, откалибровать рычаг по не помещая 10 г калибровочный вес на верхней части рычага, а затем регулируя калибровки винт (расположен на верхней части устройства) с помощью шестигранной гайки ключом, пока вес сам по себе способен снижать рычаг.
  8. Одета красный дом-свет в верхней части камеры на стене напротив журнала сосуда.
    Примечание: Красный дом свет используется для увеличения выраженности освещенной рычага.

2. Обучение PCA

  1. Пара-дом взрослого мужчины Sprague Dawley крыс (250-300 г) по прибытии и оставить их в покое, по крайней мере два дня в жилищном колонии, который ведется на 12 ч цикле свет / темнота.
  2. Аккуратно обращаться с еач крыс в течение по крайней мере 1 мин в день в течение двух дней для того, чтобы акклиматизироваться крыс к человеческому контакту. Обеспечить крыс вволю доступ к пище и воде в жилищном колонии.
  3. Ознакомиться крыс с банановых вкусом пищевых гранул путем размещения пищевых гранул в их клетках (примерно 15 гранул на крысу) в течение двух дней, начиная за три дня до обучения PCA.
    Примечание: Если крысы пара-размещены, полезно, чтобы равномерно распределить гранулы на двух сторонах дом клетке.
  4. Pretraining Программа
    Примечание: Все наши программирования осуществляется с использованием MEDState обозначения (при Med Associates, программное обеспечение), а также руководство доступно онлайн (mednr.com/pdf/doc003_MedPCProgramr.pdf). Программы пишутся в неформатированный текст документов (например, ASCII или DOS текст) с использованием MedState обозначениях, сохраненных с помощью надлежащего расширения (т.е., [имя файла] .mpc), затем переведен с помощью программы МЕД-PC, транс IV. Все эти шаги предусмотрены более детально в вышеупомянутом программирования руководство.
    1. Создать программу pretraining который обеспечивает пятьдесят пищевые гранулы на переменном времени (VT) график 30 сек 5 мин после начала программы (т.е., один шарик пищи доставляется в среднем каждые 30 секунд, но реальная поставка меняется случайным образом между 0- 60 сек).
    2. Написать программу pretraining таким образом, что красный дом горит, но рычаг остается втянут в течение всего срока программы (примерно 25 мин).
    3. Выполните pretraining и все последующие эксперименты в течение светового цикла.
    4. Однажды перед тренировкой PCA, поместить каждую крысу в оперантного камеры, закройте и закрепите дверцу камеры, и закройте звуковой-ослабления дверь шкафа.
    5. Запустите программу pretraining как можно скорее после размещения каждой крысы в ​​камере.
    6. Удалите каждую крысу из своей камеры, как можно скорее после того, как программа завершается.
    7. Записывают число гранул, потребляемых и исключить крыс, которые не потребляют все изГранулы от дальнейших испытаний.
  5. Создать программу обучения PCA, который обеспечивает 25 испытаний примерно 40 мин, начиная с 1 мин после начала программы.
    1. Написать программу так, чтобы во время каждого испытания рычаг распространяется в камеру и освещали в течение 8 сек.
    2. Программа рычаг отвода быть сразу же после этого ответа независимый доставки одной пищевой гранулы в гранул журнала.
    3. Отдельный каждое испытание по расписанию VT 90 сек (т.е. расширение рычаг и последующее доставка еды осадок происходит в среднем каждые 90 секунд, но реальная поставка меняется случайным образом между 30-150 сек).
    4. Поместите каждую крысу в испытательной камере, закройте и закрепите дверцу камеры, и закройте звуковой-ослабления дверь шкафа.
    5. Запустите программу подготовки PCA как можно скорее после размещения каждой крысы в ​​камере.
    6. Удалите каждую крысу из своей камеры, как можно скорее после того, как программа завершается.
    7. Еxclude крысы, которые не потребляют все пеллеты от дальнейших испытаний.

3. Обработка данных

  1. Перевести выходной информации в электронную таблицу (например, табличный документ).
  2. Создать новый профиль, который извлекает идентифицирующую информацию (при условии номер, дата и время начала и номер ящика), а также вывод информации (количество и латентность рычажные прессы и записей журнала).
    Примечание: В экспериментах, данные журнала без CS, также извлекаются профилем. Определить, не являющиеся CS записи журнала, записей в журнале, которые происходят за пределами 8 период сек CS и во время VT 90 сек (т.е. 60-120 сек) периода, в течение которого рычаг не продлен.
  3. Далее обрабатывать данные путем ограничения рычаг прессы и журналов задержки ввода в 8 сек (т.е., продолжительность CS презентации). Это может быть достигнуто в таблице с помощью функции IF: IF (X> 8,8, X).
  4. Рассчитать показателидля смещения отклика (т.е. общее количество рычажные прессы и записей журнала для сеанса; [рычажные прессы - записи журнала] / [рычажные прессы + записи журнала]), задержка оценка (т.е., средняя задержка для выполнения рычажного пресса или запись журнала во время сессии; [запись латентного журнал - рычаг пресса латентного] / 8), и разности вероятностей (т.е. доля рычажные прессы или записей журнала; [рычаг пресса вероятность - журнал запись вероятность]) 5.
    Примечание: С помощью этих формул, все баллы должны варьироваться от 1,0 до -1.0.
  5. Рассчитать значения индекса PCA для каждой крысы путем усреднения его ошибки в ответах, латентный балл и разницу вероятности в каждой отдельной сессии.
    Примечание: Индекс оценка PCA должен находиться в диапазоне от 1,0 до -1.0.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

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

Мы обнаружили, что 5-7 ежедневных сеансов обучения PCA достаточно фенотипа крыс как СТС, ГСТ и промежуточных респондентов (IRS), хотя крысы могут быть обучены дополнительно на основании потребностей конкретного лаборатории или эксперимента. Фенотипирование основана на индексных оценок СПС, которые рассчитываются путем усреднения ошибки в ответах, латентный балл и разницу вероятностей отдельных сессий, как описано ранее в протоколе. Фенотипы определяются путем усреднения баллов индекса PC...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

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

Обучение PCA может быть использован для определения индивидуальные вариации в тенденции приписывать стимулирования выпукло на условные сигналы, которые Утверждалось, что важным компонентом уязвимости перед зависимостями. Например, ранее было показано, что СЦ атрибут стимул выпукло обеим пищевых и лекарственных сигналы 6, и оба с пищевыми продуктами и сигналы, связанные с наркотиками активировать аналогичные участки мозга в пределах amygdalo-полосатой-таламическая цепи в ЗБ 7. Кроме того, СЦ более и...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

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

Авторам нечего раскрывать.

Благодарности

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

Эта работа была профинансирована Департаментом психиатрии Мичиганского университета (U032826; JDM), Национальный институт по борьбе со злоупотреблением наркотиками (NIDA; К08 DA037912-01; JDM) и стипендию Министерства обороны (DoD) для выпускников Национальной оборонной науки и техники (NDSEG) (CJF).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Стандартная модульная оперантная испытательная камера с модифицированной крышкой для компании RatMed Associates, Inc.ENV-008CTTop имеет слот для доступа к поводкам для доставки наркотиков или другим системам ремней; поставляется с ENV-008CTC (Cover Insert) для слота
доступа Expanded PVC Sound Attenuating CubicleMed Associates, Inc.Операционный пакет ENV-022V
PCI для компании Sixteen ChambersMed Associates, Inc.MED-SYST-16В зависимости от количества оперантных камер, MED-SYST-8 (PCI Operating Package for To Eight Chambers) также доступен
SmartCtrlMed Associates, Inc.DIG-716P2
Универсальный кабель, 25′ (7,6 м)Мед Ассошиэйтс, Инк.SG-210CBИсходя из индивидуальных потребностей, SG-210CB-50 (Универсальный кабель, 50 и prime; [15,2 м]) также доступен
18″ (45,7 см) 3-контактный Mini-MolexMed Associates, Inc.SG-216AИсходя из индивидуальных потребностей, SG-216A-2 (2′ [61.0 см] 3-контактный Mini-Molex) также доступен
кабель питания, 25′ (7,6 м) Мед Ассошиэйтс, Инк.SG-210CP-25
Решетчатый пол из нержавеющей стали для RatMed Associates, Inc.ENV-005В зависимости от предпочтений, также доступен ENV-005A (Решетчатый пол из нержавеющей стали для мышей).
Многоразовый поддон для мусораMed Associates, Inc.ENV-007-P3
Комплект присадочной панели для стандартной модульной испытательной камерыMed Associates, Inc.ENV-008-FP
Модульный дозатор гранул для крыс, 45 мгMed Associates, Inc.ENV-203M-45
Контейнер для пеллет, корыто типаMed Associates, Inc.ENV-200R2MВ зависимости от предпочтений, ENV-200R1M (Pellet Receptable, Cup Type) также доступен 
Выдвижной рычагMed Associates, Inc.ENV-112CMОткалиброван до 25 г; должен быть отрегулирован до 10 г перед обусловленным подходом Павлова для тренировки
Retractable Lever Cue LightMed Associates, Inc.ENV-112CML
Домашний светильник для RatMed Associates, Inc.Сменные лампы ENV-215M
100 мА, упаковка 10Med Associates, Inc.SG-800RКрасного цвета; для использования с ENV-215M (Домашний светильник для крыс)
Гранулы, 45 мг, Примат Очищенный, Банановый ВкусBio-ServF005950,000/коробка 

Ссылки

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

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

PCA

Похожие статьи