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Neuroscience

薬物の強化のための新規装置および方法

doi: 10.3791/1998 Published: August 20, 2010

Summary

オペラント薬物自己投与し、条件付け場所し好性(CPP)の手続きは、発展​​的に薬物の強化、消費、およびヒトでの中毒の様々なコンポーネントをモデル化する研究に使用されています。このレポートでは、我々はラットにおける薬物の強化と中毒を研究するための新しいアプローチとして、従来のCPPと自己管理の方法を組み合わせる。

Abstract

補強の動物モデルは、薬物中毒の根底にある神経生物学的メカニズムを理解するために有用であることが証明されている。オペラント薬物自己投与し、条件付け場所し好性(CPP)の手続きは、発展​​的に薬物の強化、消費、およびヒトでの中毒の様々なコンポーネントをモデル化するために、動物研究で使用されています。本研究では、従来のCPPと自己管理の手法を組み合わせることにより、ラットにおける薬物の強化を研究するための新しいアプローチを使用する。我々は2つ​​メッド准オペラントチャンバー、感覚刺激、とプレキシグラスに構築されたニュートラルゾーンを使用して装置を組み立てた。これらの変更は、我々の実験は、自己投与およびCPPのテストと薬剤/キューコンディショニングの強さの薬剤無料査定により薬物の摂取の動機づけの側面を包含することができました。我々の実験で、ラット自己管理コカイン(0.75 mg / kg体重/ INJ、IV)は、4つ(例えば、"短期的")または8のいずれかの間(例えば、"長期的")における交互日間のセッション独特の感覚手がかり(例えば、嗅覚と視覚)を含むオペラント環境。別の日には、他の(異なる - キューさ)オペラント環境では、生理食塩水は自己注入(0.1ミリリットル、IV)でのみ使用可能でした。最後self-administration/cue-pairingセッション24時間後、CPP試験を実施した。典型的なCPPの所見と一致し、コカインの自己投与に伴うチャンバーのための重要な嗜好があった。さらに、動物での長期実験、CPPの大きさとコカイン強化レバーの応答の数の間に有意な正の相関を迎えて。結論として、この装置とアプローチは、時間とコスト効果的な、薬物乱用に関連するトピックの広い配列を調べるために使用され、CPPまたは単独で、自己管理の方法よりも、実験デザインの柔軟性を提供することができます。

Protocol

*=最も重要なステップ

  1. よく扱わ雄Sprague - Dawleyラットは、食品の報酬(;バイオ- SERV、フレンチ、ニュージャージー州45mgのシュークロースのペレット)とレバー押すように訓練されています。
  2. *静脈カテーテルは、ステンレス鋼カニューレ(プラスチックOne、VA)およびシラスティックチューブから構成されている。ラットは、薬物自己投与できるように、頸静脈カテーテル挿入手術を受ける。ガス供給システム(VetEquip、株式会社、プレザントンを介して配信、およびイソフルラン(AErrane、バクスターヘルスケア、ディアフィールド、イリノイ州2.5〜4パーセント)、麻酔は、酸素の混合物(Airgasの西南、コーパスクリスティ、テキサス州0.8リットル/分)で構成され、CA)。手術後、カテーテルの開存性は、毎日0.9%生理食塩水、ヘパリンとTimentin(抗生物質)溶液0.1mlで洗浄によって維持されます。ゲンタマイシン、局所抗生物質は、感染を防ぐために、頭蓋骨のキャップと胸切開に適用されます。すべての外科的手技は、無菌動物の手術のためのガイドラインに従いました。手術用品はオートクレーブされた測定機器は、化学溶液とホットビーズ滅菌器で滅菌した。注入されたカテーテルは準備中にメタノール、水と空気でフラッシュしてから、手術日に70%エタノール溶液を浴びていた。ラットはbetadineソリューションのアプリケーションを続けて頭と胸面積を削って手術のために調製した。手術後、ラットは動物のコロニーに戻った開始する前に、いくつかの時間を監視した。
  3. コカイン(NIDA薬の在庫と供給と制御プログラム、RTIインターナショナル、リサーチトライアングルパーク、ノースカロライナ州)この実験で使用されているが、動物の重みに応じて適切な投与量の濃度の等張食塩水(0.9%)に溶解した。コカインのソリューションは、日常の使用に先立って0.2 UM滅菌シリンジフィルターを通して濾過した。
  4. *装置は、住宅と刺激ライトとphotobeamsの3組(メッドアソシエーツ、セントオールバンズ、VT)を搭載したつのシングルレバーオペラントチャンバー(28 × 22 × 21センチ)のものから構成されて。チェンバースが建設さプレキシグラス路地(21 × 25 × 25センチ)で接合されている。路地には白のストライプ二つの黒の壁と二つの金属の壁、透明なプレキシグラスの上部、および白のプレキシグラスのフロアーで構成されています。 twoオペラントチャンバーはスチールグリッドロッド(4.8 mm)の床は取り外し可能な金属ケージの底部を介してインストールされている。感覚手がかりは、ユニークな、識別可能な環境を作成するためにオペラントチャンバー内に配置されています。視覚的な手掛かりは、白または黒のどちらかで構成され材料前面と背面の壁に取り付けられ、ケージの上から感じた。嗅覚手掛かりは、石油ベースの香り(バラやシナモン)飽和チャンバのロッドの床の下にある綿球です。
  5. 実験手順は、薬物自己投与セッション(8または16日)に続いてベースラインの設定のテスト(2日)、で始まる、と条件付け場所し好性(CPP)テスト(1日)で終了する、複数日にわたって行われます。
  6. *ベースラインの設定およびCPPテスト手順の実行中に、動物は両方オペラントチャンバーへのアクセス権を持っている。装置の上にマウントされているビデオカメラは、各チャンバーのために、ラットの入口と出口を記録します。チャンバー内Photobeamsは、運動活性の指標として使用されるビームの破損を検出する。レバーの反応と自発運動(例えば、photobeamの破損)データはメッド- PCソフトウェア(メッドアソシエーツ社、装備メッドペンティアム100 MHzのコンピュータで記録されている間、薬物自己投与セッション中に、動物は、単一の操作室に制限されていますセントオールバンズ、バーモント州)。
  7. ベースラインの設定の測定は、二日連続で収集されます。開始するには、ラットを20分にわたって両方オペ​​ラントチャンバーへのアクセス権を持つ中央の路地に配置されます。直ちにチャンバー内に配置した後、ビデオカメラ、メッド- PCのソフトウェアプログラムとタイマは、同時に活性化される。ベースラインの設定データは、ビデオ録画の動画を見る際に評価されています。
  8. *薬物自己投与セッションは、最後のベースラインテストの翌日に開始。感覚手がかり(例えば、白または黒の壁材やバラやシナモンの香り)とプレキシグラス中心路地へのアクセスを遮断するパネルは、動物の前にチャンバー内に配置されます。マウントされている薬剤の注射器からチューブが動物のカテーテルの入口に接続されている間にセッションを開始するには、動物をチャンバー内に配置されます。オペラントチャンバーの扉を閉じた後、メッド- PCのプログラムとタイマーが開始し、コカインのアクセスは、1時間使用可能です。 0.1コカインmlの(0.75 mg / kg体重/ INJ)または生理食塩水の注入で各レバーの応答の結果。それぞれの自己管理セッションの終了時にラットは、薬剤のチューブから切断されているチャンバーから取り出し、ホームケージに入れ。
  9. 最後に自己管理のセッションの翌日は、動物は条件付け場所し好性(CPP)のテストを受ける。 (7を参照)ベースライン測定のために説明するように手順は同じです。
  10. *データ評価:グループの割り当てに盲目実験では量を決定する時間の動物は15分の期間(装置内に配置後に開始5分)のためのコンパートメントの間に入口と出口を評価するためにビデオテープを見ることによって、各コンパートメントで過ごす。同じ手順は、ベースラインの設定およびCPPテストの点数を決定するために使用されます。
  11. *データ分析:ベースラインの測定とポストコンディショニングCPPスコアの違いは、薬剤コンディショニング効果を決定するために使用されています。差得点は、CPP試験(薬剤ペアのコンパートメントの秒数)の間に薬剤ペアのコンパートメントに費やされる時間の量から生理食塩水ペアリングコンパートメントに費やされる時間の量を差し引くことによって計算されます - (生理食塩水の秒数)コンパートメントペアリング。ベースラインからのテストセッションに差がスコアの変化に関する統計解析は、薬物のコンディショニングの効果を決定するために実行することができます。

CPPのスコアは、CPP差のスコアの割合(%)として表すことができます。本研究では、CPP差スコアの%は次の式を用いて、各操作室で費やされた時間のパーセントを決定することにより、最初に計算した:(医薬品の時間(または生理食塩水)商工会議所/各商工会議所の合計時間)* 100 =%条件付け場所し好性(CPP)。 - (生理食塩水ペアリング%)= CPP差スコアの%(薬剤ペアの%):相違点のスコアの割合は、式によって決定した。

図1
図1。コカイン摂取と条件付け場所し好性との関係ピアソンの相関分析は、8つのセッション(例えば、長期のグループのために自己管理コカインを持っていた動物の総コカイン強化レバー応答とCPP差のスコア%の間に有意な正の相関を決定する。。P <0.05)ではなく、短期群の動物(例えば、4コカインのセッション)。オープンダイヤモンドは長期コカインのための個々のデータポイント(N = 9)を表し、黒丸はコカイン短期(N = 8)グループを表します。ベストフィットラインは長期のために破線、および短期のデータポイントのための固体されています。

Discussion

オペラント静脈内薬物自己投与と場所コンディショニングの手順は、薬物依存や中毒1 2 3の神経生物学的基盤を研究するための信頼性と有効なモデルです。どちらの方法が広く前臨床薬物乱用の研究で使用され、乱用薬物4の補強性を測定することができますされています。しかし、両方の方法は、ここで紹介する新たな装置及び方法は、5を改良したという欠点を持っている。

従来のCPPの手順のいずれか大きな欠点は、薬剤投与の非偶発的なモードです。薬物摂取のこのモードは、自己投与6 7 8 9 10 11異なる行動と神経化学的成果を有し、そしてヒトの薬物服用経験と一貫性がありません。さらに、薬物自己投与の手順とは異なり、CPPのパラダイムは、増加した薬物摂取に反映されている薬剤のモチベーションの進歩的な変化を測定することができない、手に負えない薬物中毒にレクリエーションの薬物使用のスイッチで推定ターニングポイント。しかし、薬物自己投与行動は、同様に解釈の制限があります。例えば、応答率がよく報酬の値を推定するために使用されますが、直接薬物の動機づけ効果とは無関係自己管理薬、の運動の効果によって影響を受ける可能性がある。さらに、薬剤強化応答の数は、薬剤注入に関連した刺激12の有無によって影響を受ける可能性が。

コカインは、容易にラットでの自己投与と投与量と投与2 13 14の種々の経路で堅牢な条件付け場所嗜好を生成することが知られている。本研究の結果は、薬物の強化モデルの以前の報告をサポートしています。さらに、コカイン強化レバーの応答とCPPのスコアの間に有意な正の関係が長期ではなく短期コカインのグループで決定されたものです。これらの結果は、場所のコンディショニングと自己投与は、報酬の同型の措置とは限らないことを示唆している。例えば、それはCPPは短期的なコカインの暴露後に、通常、最初のレクリエーションの薬物使用と見られる急性の補強性を反映すると考えられる。一方、より多くのコカインの経験を持つラットでは、条件強化の増加レベルに対応して、コカインの摂取量のエスカレーションは、薬剤感受性または特定の集団の強化報酬薬の効果で進歩的な変化を示している可能性があります。

この装備方法は、薬剤の肯定的な補強効果を評価を超えてユーティリティを持っています。例えば、初期の薬物使用中に存在していない医薬品の忌避効果は、拡張薬物暴露(例えば、条件付け場所嫌悪、またはCPA)をemergeすることができますし、この手法を用いて検出可能になる。その他の用途は、コカイン、キュー連合学習に最も敏感な部分母集団の画面への潜在的な、コカインに動機づけられた行動の経験を介した変化を評価するため、および薬物禁欲および/またはキューさ復職時の永続的な薬の効いた効果を検出することが含まれています。結論として、この装置とアプローチは、時間とコスト効果的な、薬物乱用に関連するトピックの広い配列を調べるために使用され、CPPまたは単独で、自己管理の方法よりも、実験デザインの柔軟性を提供することができます。

Disclosures

この記事のビデオ制作は、この記事で使用する楽器を作り出すメッド准後援した。

Acknowledgments

我々はモハメドアブダラとアリソンアーレンズと共に、神経科学会議とこのビデオ制作の2009年学会でポスター発表ではこの実験と彼女の助けを行う上で彼女のサポートのためにリアMcAleerに感謝します。また、この実験のためのデータ収集と分析で彼らの支援についてロージーマドックス、レイチェルChavana、とリンダチュを高く評価しています。このプロジェクトは、NIH / NIDAグラント3R01DA014640 - 05S1(CLD)、アルコールや中毒研究ジョーンズフェローシップとNIH / NIAAトレーニンググラントAA07471(AAF)のためのワゴセンターによってサポートされていました。コカイン塩酸は寛大NIDA薬の在庫と電源制御プログラムによって提供されました。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Operant Conditioning Behavior (Drug Self-administration) Test Package for Rat Med Associates, Inc. MED-008-CT-B1
Infrared Source and Detector (Photobeams) Med Associates, Inc. ENV-253SD ENV-253
Med PC Software Med Associates, Inc. SOF-735
Single speed syringe pump Razel Scientific Instruments Model R-E
45 mg sucrose pellets Bio-Serv F0042
Catheter cannula Plastics One C313G-5UP
Cocaine RTI International

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References

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Feduccia, A. A., Duvauchelle, C. L. Novel Apparatus and Method for Drug Reinforcement. J. Vis. Exp. (42), e1998, doi:10.3791/1998 (2010).More

Feduccia, A. A., Duvauchelle, C. L. Novel Apparatus and Method for Drug Reinforcement. J. Vis. Exp. (42), e1998, doi:10.3791/1998 (2010).

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