Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Neuroscience

רומן Apparatus ואת שיטת חיזוק והתרופות

doi: 10.3791/1998 Published: August 20, 2010

Summary

אופרנטית עצמית הממשל העדפה מקום ממוזג התרופה (CPP) נהלים משמשות בהרחבה במחקר מודל הרכיבים השונים של חיזוק סמים, צריכת, והתמכרות בבני אדם. בדו"ח זה, אנו בשילוב שיטות התקשרות עצמית הממשל המסורתי גישה חדשנית ללימוד חיזוק בסמים והתמכרות אצל חולדות.

Abstract

מודלים בבעלי חיים של חיזוק הוכיחו להיות שימושי להבנת המנגנונים שבבסיס הנוירוביולוגי התמכרות לסמים. אופרנטית עצמית הממשל העדפה מקום ממוזג התרופה (CPP) נהלים משמשות בהרחבה במחקר בבעלי חיים מודל הרכיבים השונים של חיזוק סמים, צריכת, והתמכרות בבני אדם. במחקר זה, השתמשנו גישה חדשנית ללימוד וחיזוק סמים בחולדות על ידי שילוב של CPP מסורתיים מינהל עצמי מתודולוגיות. התכנסנו מנגנון באמצעות שני חדרי מד אופרנטית עמית, גירויים חושיים, וכן אזור פרספקס בנויים נייטרלי. שינויים אלה אפשרו בניסויים שלנו להקיף היבטים מוטיבציוניים של צריכת סמים באמצעות ממשל עצמי ללא שימוש בסמים הערכה של חוזק התרופה / אות מיזוג עם הבדיקה CPP. בניסויים שלנו, חולדות למילוי עצמי קוקאין (0.75 מ"ג / ק"ג / inj, ד) במהלך או ארבעה (למשל, "לטווח קצר") או שמונה (למשל, "לטווח ארוך") לסירוגין יום פגישות הסביבה אופרנטית המכילה רמזים חושיים ייחודיים (למשל, חוש הריח חזותיים). בימים החלופית, השנייה (אחרת, רמז) סביבת אופרנטית, היה מי מלח זמינים עבור עירוי עצמית (0.1 מ"ל, ד). עשרים וארבע שעות לאחר הפגישה self-administration/cue-pairing האחרון, מבחן CPP נערך. בקנה אחד עם הממצאים CPP טיפוסי, היה העדפה משמעותית עבור החדר הקשורים קוקאין מינהל עצמי. בנוסף, בעלי חיים שעברו את הניסוי לטווח ארוך, מתאם חיובי מובהק בין גודל CPP ומספר קוקאין מחוזק התגובות מנוף. לסיכום, זה מנגנון גישה הזמן וחסכונית, יכול לשמש כדי לבחון מגוון רחב של נושאים הקשורים בסמים, ומספק גמישות רבה יותר מאשר עיצוב ניסיוני CPP או מינהל עצמי שיטות לבד.

Protocol

*= הצעדים החשובים ביותר

  1. ובכן ידיות זכר ספרג-Dawley חולדות מאומנים מנוף העיתונות עם לתגמל מזון (45 סוכרוז מ"ג כדורי; Bio-Serv, Frenchtown, NJ).
  2. * צנתרים תוך ורידי בנויים מתוך נירוסטה צינורית (פלסטיקה אחת, VA) צינורות Silastic. חולדות לעבור הליך צנתור הצוואר כירורגית לאפשר התרופה עצמית הממשל. הרדמה כללה מתערובת של חמצן (.8 l / min; Airgas Southwest, קורפוס קריסטי, TX) ו isoflurane (2.5-4%; AErrane, בקסטר Healthcare, Deerfield, IL) נמסר באמצעות מערכת גז המסירה (VetEquip, Inc, Pleasanton , CA). לאחר הניתוח, patency קטטר מתוחזק ע"י יומי הסמקה עם מ"ל .1 של מלוחים 0.9%, הפרין ו Timentin (אנטיביוטי) פתרון. גנטמיצין, אנטיביוטית מקומית, מוחל כובע הגולגולת חתך החזה למנוע הידבקות. כל הליכים כירורגיים בעקבות הנחיות ניתוחים חיה סטרילית. אספקה ​​כירורגיה היו autoclaved ומכשירים עוקרו בתמיסה כימיים מעקר חרוז חם. צנתרים מושתלים היו סמוקות עם מים מתנול, ואוויר במהלך הכנה רחצו אז בתמיסה אתנול 70% ביום הניתוח. חולדות הוכנו לניתוח ידי גילוח הראש אזור החזה ואחריו יישום של פתרון בבטאדין. לאחר הניתוח, חולדות נוטרו במשך כמה שעות לפני תחילת חזר המושבה החי.
  3. קוקאין (Inventory NIDA בסמים היצע Program הפיקוח; RTI International, Research Triangle Park, NC) המשמשים הניסוי הזה היה מומס תמיסת מלח איזוטוני (0.9%) בריכוזים המינון המתאים פי משקלים מהחי. פתרונות קוקאין סוננו מכן דרך 0.2 מסננים אממ מזרק סטרילי לפני לשימוש יומיומי.
  4. * המנגנון בנויה מתוך לתאי שתי רווקות-מנוף אופרנטית (28 x 22 x 21 ס"מ) מצויד אורות הבית הגירוי 3 סטים של photobeams (מד Associates, סנט אלבנס, VT). Chambers מצטרפים יחד ידי נבנה פרספקס בסמטה (21 x 25 x 25 ס"מ). בסמטה מורכב שני קירות שחורה עם פסים לבנים ושני קירות מתכת, העליון פרספקס ברור, ורצפה לבן פרספקס. שני לתאי אופרנטית יש פלדה רשת מוט (4.8 מ"מ) קומות מותקן מעל תחתית כלוב נשלף מתכת. רמזים חושי ממוקמות בתוך לתאי אופרנטית ליצור ייחודי, סביבות להבחין. רמזים חזותיים מורכבים או לבן או שחור הרגיש חומר המצורפת מלפנים ומאחור קירות מעל כלוב. רמזים ההרחה הם שמן מבוססי ריחות (ורד או קינמון) להרוות כדור כותנה הממוקם מתחת לרצפה מוט של החדר.
  5. ההליך ניסיוני מתרחשת מעל ימים מרובים, החל העדפה בדיקות הבסיס (2 ימים), ואחריו עצמית הממשל הפעלות התרופה (8 או 16 ימים), וכלה מבחן המותנות העדפה (CPP) מקום (1 ​​יום).
  6. * במהלך העדפה הבסיס ונהלים מבחן CPP, חיות יש גישה שניהם לתאי אופרנטית. מצלמת וידאו רכוב לעיל המנגנון רשומות הכניסות החולדות והיציאות עבור קאמרית כל. Photobeams בתוך בלשכת לזהות שבר הקורה המשמשים כמדד הפעילות רצוניים. במהלך עצמית הממשל הפעלות סמים, חיות מוגבלים חדר אופרנטית יחיד בעוד בתגובה מנוף ופעילות רצוניים (למשל, שבירות photobeam) נתונים נרשמות עם מחשב פנטיום מד MHZ 100 מצויד Med-PC תוכנה (מד Associates, Inc, סנט אלבנס, ורמונט).
  7. העדפה מדידות Baseline נאספים בשני ימים עוקבים. כדי להתחיל, עכברוש מושם בסמטה מרכז עם גישה שניהם לתאי אופרנטית לתקופה 20-min. מיד לאחר השמה בתא, המצלמה וידאו, Med-PC תוכנה וטיימר מופעלים זמנית. העדפה הנתונים הבסיס מוערכים במהלך הצפיות של הקלטות וידאו.
  8. * עצמית הממשל הפעלות והתרופות להתחיל מחרתיים הבדיקה הבסיס האחרונה. רמזים חושי (למשל, כיסויי קיר לבן או שחור וריחות ורד או קינמון) ולוח לחסום גישה למרכז פרספקס בסמטה ממוקמות החדרה לפני החיה. כדי להתחיל בהפעלה, החיה מושם בתוך קאמרית בעוד צינורות מן המזרק התרופה רכוב מצורף מפרצון קטטר של החיה. לאחר סגירת הדלת קאמרית אופרנטית, התוכנית Med-PC וטיימר מופעל וגישה קוקאין זמין עבור שעה 1. כל בתגובה תוצאות מנוף ב עירוי של מ"ל 0.1 של קוקאין (.75 ​​מ"ג / ק"ג / inj) או תמיסת מלח. בסוף מושב עצמית הממשל כל החולדה מנותקת צינורות התרופה, הסיר מבית הבליעה והניח בכלוב הביתה.
  9. למחרת הפגישה עצמית הממשל האחרון, חיות לעבור העדפה מקום מבחן המותנות (CPP). ההליך זהה תיאר למדידות הבסיס (ראה 7).
  10. * נתונים Assessment: הנסיין עיוור הקצאות קבוצה קובעת את כמותהחיות זמן לבלות בתא אחד על ידי הצגת קלטת להעריך הכניסות והיציאות בין התאים לתקופה של 15 דקות (5 דקות לאחר תחילת ההשמה בתוך המנגנון). ההליך אותו משמש כדי לקבוע העדפה המחקר ולאחר ציונים CPP.
  11. * ניתוח נתונים: הבדלים בין מדידות הבסיס ופוסט ציונים מיזוג CPP משמשות לקביעת סמים מיזוג אפקטים. עשרות ההבדל מחושבים על ידי הפחתת כמות הזמן בילה בתא מלוחים לזווג בין כמות הזמן בילה בתא סמים לזווג במהלך הבדיקה CPP (מספר שניות בתא תרופות לזווג) - (מספר שניות מלוחים -לזווג תא). ניתוחים סטטיסטיים על התפלגות השינויים ההבדל מנקודת ההתחלה ועד הפעלות הבדיקה ניתן לבצע כדי לקבוע את ההשפעות של התרופה מיזוג.

עשרות CPP יכול גם להיות מבוטא כאחוז הפרש עשרות CPP (%). במחקר הנוכחי, ציון CPP% ההבדל היה מחושב לראשונה על ידי קביעת אחוז מהזמן בילה בתא כל אופרנטית באמצעות הנוסחה: (זמן והתרופות האמריקני (או תמיסת מלח) לשכת / שעה סך כל הקאמרית) * 100 =% העדפה מקום אילף (CPP). אחוז הציון ההבדל נקבע על ידי הנוסחה: (Drug-לזווג%) - (Saline-לזווג%) = CPP ציון% הפרש.

איור 1
באיור 1. הקשר בין צריכת קוקאין העדפות מקום אילף ניתוח מתאם של פירסון נחושה מתאם חיובי מובהק בין קוקאין מחוזק התגובות סך מנוף ו% CPP ציון ההבדל עבור בעלי חיים אשר למילוי עצמי קוקאין במשך שמונה מפגשים (למשל, קבוצה לטווח ארוך,. P <0.05), אך לא לבעלי החיים בקבוצה לטווח קצר (למשל, 4 מפגשים קוקאין). יהלומים פתח מייצגים הפרט נקודות נתונים על הקוקאין לטווח ארוך (n = 9) ומעגלים מלא לייצג את קוקאין לטווח קצר (n = 8) קבוצות. מיטבית קווים מקווקווים עבור לטווח ארוך, ו מוצק לטווח קצר נקודות נתונים.

Discussion

אופרנטית תוך ורידי מינהל עצמי והמקום התרופה הליכי מיזוג דגמים אמינים תקף לימוד בסיסי הנוירוביולוגי עבור תלות בסמים והתמכרות 1 2 3. שתי השיטות נמצאות בשימוש נרחב במחקר טרום קליני בסמים והם מסוגלים למדוד את התכונות של חיזוק בסמים 4. עם זאת, בשתי השיטות יש חסרונות כי מנגנון השיטה החדשה המוצגת כאן משפר עם 5.

חסרון אחד גדול של מסורתיים פרוצדורות CPP הוא מצב בלתי מותנה של מינהל התרופות. זה מצב של צריכת סמים יש תוצאות התנהגותיות neurochemical שונה מאשר מינהל עצמי 6 7 8 9 10 11, ואינו עולה בקנה אחד עם נטילת התרופה חוויות אנושיות. בנוסף, בניגוד מינהל עצמי נהלים סמים, פרדיגמות CPP אינם מסוגלים למדוד שינויים הדרגתיים במוטיבציה התרופה כפי שהיא משתקפת על ידי צריכת סמים מוגברת; נקודת מפנה המשוערת בבורר משימוש בסמים כדי התמכרות לסמים בלתי נשלט. עם זאת, מינהל עצמי התנהגות התרופה יש מגבלות פרשנית גם כן. למשל, שיעורי תגובה משמשים לעתים קרובות כדי להסיק ערך פרס, אבל יכול להיות מושפע ישירות על ידי אפקטים המוטורית של התרופה למילוי עצמי, מוטיבציה עצמאית של השפעות התרופה. בנוסף, מספר תרופות מחוזק התגובות יכול להיות מושפעת גם נוכחותו או היעדרו של עירוי גירויים הקשורים לסמים 12.

קוקאין ידוע להיות בקלות עצמית מנוהל על ידי חולדות לייצר חזקים העדפות מקום ממוזג במגוון של מינונים ומסלולים של ממשל 2 13 14. התוצאות של המחקר הנוכחי תומכים בדוחות קודמים של מודלים חיזוק סמים. בנוסף, מערכת יחסים חיובית משמעותית בין קוקאין מחוזק התגובות מנוף ועשרות CPP נקבע בקבוצת ארוך, אבל לא לטווח קצר קוקאין. התוצאות מראות כי מיזוג מקום עצמית הממשל אינם בהכרח אמצעים isomorphic של גמול. למשל, מתקבל על הדעת כי CPP לאחר חשיפה לטווח קצר קוקאין משקף תכונות חיזוק חריפה לראות בדרך כלל עם השימוש הראשוני בסמים. מצד שני, אצל חולדות עם יותר ניסיון קוקאין הסלמה, צריכת קוקאין התכתבות עם הגדלת רמות של חיזוק מותנה עשוי להצביע על שינויים הדרגתיים ברגישות סמים או משופרת השפעות הסם מתגמל באוכלוסיות מסוימות.

שיטה זו מובלט יש תועלת מעבר להעריך את ההשפעות החיוביות של תרופות לחיזוק. למשל, תופעות של תרופות לא מרתיעה נוכח בעת שימוש בסמים הראשונית יכולה לצאת עם חשיפה לסמים המורחבת (למשל, סלידה מקום ממוזג, או רו"ח) והוא יהיה להבחין באמצעות טכניקה זו. שימושים נוספים כוללים את הפוטנציאל המסך subpopulations הרגישים ביותר ללמידה קוקאין, רמז אסוציאטיבי, על מנת להעריך ניסיון בתיווך שינויים קוקאין מניעים התנהגויות לזהות המתמשכת סמים מותנה תופעות במהלך התנזרות סמים ו / או השבה רמז. לסיכום, זה מנגנון גישה הזמן וחסכונית, יכול לשמש כדי לבחון מגוון רחב של נושאים הקשורים בסמים, ומספק גמישות רבה יותר מאשר עיצוב ניסיוני CPP או מינהל עצמי שיטות לבד.

Disclosures

הפקת וידאו של מאמר זה מומן על ידי מד עמית, אשר מייצרת מכשירים המשמשים במאמר זה.

Acknowledgments

ברצוננו להודות לאה McAleer התמיכה לה לנהל את הניסוי הזה ולעזור לה במצגת פוסטר באגודת 2009 עבור פגישה Neuroscience וזה הייצור וידאו, יחד עם מוחמד עבדאללה ואליסון אהרנס. אנחנו גם מעריכים את רוזי מדוקס, רחל Chavana, ולינדה Ju על עזרתם באיסוף הנתונים וניתוחים עבור ניסוי זה. פרויקט זה נתמך על ידי NIH / NIDA גרנט 3R01DA014640-05S1 (CLD), המרכז את ואגונר אלכוהול למחקר התמכרות ג'ונס אחוות NIH ו / NIAA הדרכה גרנט AA07471 (משרת בחיל האוויר). קוקאין HCl סופק בנדיבות על ידי מלאי הסמים NIDA ואת היצע תוכנית הבקרה.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Sanchis-Segura, C., Spanagel, R. Behavioural assessment of drug reinforcement and addictive features in rodents: an overview. Addict Biol. 11, (1), 2-2 (2006).
  2. Tzschentke, T. M. Measuring reward with the conditioned place preference (CPP) paradigm: update of the last decade. Addict Biol. 12, (3-4), 227-227 (2007).
  3. Koob, G. F. Psychopharmacology: the fourth generation of progress. Bloom, K. D. Raven Press. New York. 759-759 (1995).
  4. Bardo, M. T., Bevins, R. A. Conditioned place preference: what does it add to our preclinical understanding of drug reward. Psychopharmacology (Berl). 153, (1), 31-31 (2000).
  5. Panlilio, L. V., Goldberg, S. R. Self-administration of drugs in animals and humans as a model and an investigative tool. Addiction. 102, (12), 1863-1863 (2007).
  6. Stefanski, R. Active versus passive cocaine administration: differences in the neuroadaptive changes in the brain dopaminergic system. Brain Res. 1157, 1-1 (2007).
  7. Miguens, M. Differential cocaine-induced modulation of glutamate and dopamine transporters after contingent and non-contingent administration. Neuropharmacology. 55, (5), 771-771 (2008).
  8. Palamarchouk, V., Smagin, G., Goeders, N. E. Self-administered and passive cocaine infusions produce different effects on corticosterone concentrations in the medial prefrontal cortex (MPC) of rats. Pharmacol Biochem Behav. 94, (1), 163-163 (2009).
  9. Ciano, P. D. i, Blaha, C. D., Phillips, A. G. Conditioned changes in dopamine oxidation currents in the nucleus accumbens of rats by stimuli paired with self-administration or yoked-administration of d-amphetamine. Eur J Neurosci. 10, (3), 1121-1121 (1998).
  10. Twining, R. C., Bolan, M., Grigson, P. S. Yoked delivery of cocaine is aversive and protects against the motivation for drug in rats. Behav Neurosci. 123, (4), 913-913 (2009).
  11. Moolten, M., Kornetsky, C. Oral self-administration of ethanol and not experimenter-administered ethanol facilitates rewarding electrical brain stimulation. Alcohol. 7, (3), 221-221 (1990).
  12. Schindler, C. W., Panlilio, L. V., Goldberg, S. R. Second-order schedules of drug self-administration in animals. Psychopharmacology (Berl). 163, (3-4), 327-327 (2002).
  13. O'Dell, L. E., Khroyan, T. V., Neisewander, J. L. Dose-dependent characterization of the rewarding and stimulant properties of cocaine following intraperitoneal and intravenous administration in rats. Psychopharmacology (Berl). 123, (2), 144-144 (1996).
  14. Liu, Y., Roberts, D. C., Morgan, D. Sensitization of the reinforcing effects of self-administered cocaine in rats: effects of dose and intravenous injection speed. Eur J Neurosci. 22, (1), 195-195 (2005).
רומן Apparatus ואת שיטת חיזוק והתרופות
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

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).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter