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Neuroscience

उपन्यास और औषधि सुदृढीकरण के लिए उपकरण की विधि

doi: 10.3791/1998 Published: August 20, 2010

Summary

Operant दवा स्वयं प्रशासन और वातानुकूलित जगह वरीयता प्रक्रियाओं (सीपीपी) expansively अनुसंधान में इस्तेमाल कर रहे हैं दवा सुदृढीकरण, खपत, मनुष्यों में और लत के विभिन्न घटकों के मॉडल. इस रिपोर्ट में, हम दवा और चूहों में सुदृढीकरण की लत का अध्ययन करने के लिए एक उपन्यास दृष्टिकोण के रूप में में पारंपरिक सीपीपी और आत्म प्रशासन तरीकों संयुक्त.

Abstract

सुदृढीकरण के पशु मॉडल neurobiological नशीली दवाओं की लत अंतर्निहित तंत्र को समझने के लिए उपयोगी हो सिद्ध कर दिया है. Operant दवा स्वयं प्रशासन और वातानुकूलित जगह वरीयता प्रक्रियाओं (सीपीपी) expansively पशु अनुसंधान में इस्तेमाल किया जाता है दवा सुदृढीकरण, खपत, मनुष्यों में और लत के विभिन्न घटकों के मॉडल. इस अध्ययन के लिए, हम चूहों में दवा सुदृढीकरण का अध्ययन परंपरागत सीपीपी और आत्म - प्रशासन के तरीके संयोजन द्वारा एक उपन्यास दृष्टिकोण का इस्तेमाल किया. हम एक तंत्र का उपयोग कर दो मेड एसोसिएट operant कक्षों, संवेदी उत्तेजनाओं, और एक Plexiglas निर्माण तटस्थ क्षेत्र इकट्ठे हुए. इन संशोधनों हमारे प्रयोगों स्वयं प्रशासन और दवा मुक्त दवा / क्यू सीपीपी परीक्षण के साथ कंडीशनिंग ताकत का आकलन के माध्यम से नशीली दवाओं के सेवन के प्रेरक पहलुओं धरना की अनुमति दी. हमारे प्रयोगों में, चूहों या तो (उदाहरण के लिए, "अल्पकालिक") चार या आठ के दौरान आत्म प्रशासित कोकीन (0.75 मिलीग्राम / किग्रा / inj, iv) (जैसे, "लंबी अवधि") एक में सत्र बारी दिन operant पर्यावरण विशिष्ट संवेदी संकेत (उदाहरण के लिए, घ्राण और दृश्य) से युक्त. वैकल्पिक दिन पर, दूसरे में operant पर्यावरण (अलग - cued), खारा आत्म जलसेक (0.1 मिलीलीटर, iv) के लिए उपलब्ध था. Self-administration/cue-pairing पिछले सत्र के बाद चौबीस घंटे, एक सीपीपी परीक्षण आयोजित किया गया. लगातार ठेठ सीपीपी निष्कर्षों के साथ, वहाँ आत्म - प्रशासन कोकीन के साथ जुड़े कक्ष के लिए एक महत्वपूर्ण वरीयता था. इसके अलावा, पशुओं में लंबे समय तक प्रयोग, सीपीपी परिमाण और कोकीन प्रबलित लीवर प्रतिक्रियाओं की संख्या के बीच एक महत्वपूर्ण सकारात्मक सहसंबंध के दौर से गुजर. अंत में, इस तंत्र और दृष्टिकोण समय और लागत प्रभावी है, नशीली दवाओं के दुरुपयोग से संबंधित विषयों की एक विस्तृत सरणी की जांच करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, और सीपीपी या आत्म प्रशासन तरीकों अकेले की तुलना में प्रयोगात्मक डिजाइन में और अधिक लचीलापन प्रदान करता है.

Protocol

*= सबसे महत्वपूर्ण कदम

  1. अच्छी तरह से संभाला पुरुष Sprague-Dawley चूहों खाना इनाम (, जैव - सर्व, Frenchtown, एनजे 45 मिलीग्राम sucrose के छर्रों) के साथ लीवर प्रेस करने के लिए प्रशिक्षित किया जाता है.
  2. * अंतःशिरा कैथेटर स्टेनलेस स्टील (एक प्लास्टिक, VA) के प्रवेशनी और Silastic टयूबिंग के बाहर का निर्माण कर रहे हैं. चूहे एक कंठ कैथीटेराइजेशन शल्य चिकित्सा दवा आत्म - प्रशासन की अनुमति प्रक्रिया से गुजरना. और isoflurane (2.5-4%, AErrane, बैक्सटर हेल्थकेयर, Deerfield, आईएल) एक गैस वितरण प्रणाली (VetEquip, इंक, Pleasanton के माध्यम से दिया, संज्ञाहरण ऑक्सीजन का एक मिश्रण (दक्षिण पश्चिम Airgas, Corpus Christi, TX 0.8 एल / मिनट) शामिल , सीए). सर्जरी के बाद, कैथेटर प्रत्यक्षता दैनिक 0.9% खारा, हेपरिन और Timentin समाधान (एंटीबायोटिक) के 0.1 मिलीलीटर के साथ निस्तब्धता द्वारा बनाए रखा है. Gentamicin, एक सामयिक एंटीबायोटिक, खोपड़ी टोपी और सीने में संक्रमण को रोकने चीरा के लिए लागू किया जाता है. सभी शल्यचिकित्सा की प्रक्रियाओं बाँझ जानवर सर्जरी के लिए दिशा निर्देशों का पालन. सर्जरी आपूर्ति autoclaved थे और उपकरणों एक रासायनिक घोल और गर्म मनका अजीवाणु बनानेवाला पदार्थ में निष्फल गया. प्रत्यारोपित कैथेटर मेथनॉल, पानी और हवा के साथ तैयारी के दौरान प्लावित थे और फिर सर्जरी के दिन 70% इथेनॉल समाधान में नहाया. चूहे सिर शेविंग द्वारा शल्य चिकित्सा के लिए तैयार थे और छाती क्षेत्र एक betadine समाधान के आवेदन के बाद. सर्जरी के बाद, चूहों जानवर कॉलोनी लौट शुरुआत से पहले कई घंटे के लिए निगरानी की गई.
  3. कोकीन (औषधि इन्वेंटरी NIDA और आपूर्ति और नियंत्रण कार्यक्रम, आरटीआई इंटरनेशनल, अनुसंधान त्रिभुज पार्क, नेकां) में इस प्रयोग isotonic नमकीन घोल (0.9%) में जानवर वजन के अनुसार उचित खुराक सांद्रता में भंग कर दिया गया था इस्तेमाल किया. कोकीन समाधान तो 0.2 उम दैनिक उपयोग से पहले बाँझ सिरिंज फिल्टर के माध्यम से फ़िल्टर किया गया.
  4. * तंत्र बाहर दो एकल लीवर operant कक्षों (28 22 x x 21 सेमी) घर और उत्तेजना रोशनी और photobeams के 3 सेट (मेड एसोसिएट्स, सेंट Albans, VT) के साथ सुसज्जित का निर्माण किया है. चेम्बर्स एक साथ एक Plexiglas गली का निर्माण (21 x 25 x 25 सेमी) से जुड़े हुए हैं. सफेद धारियों के साथ दो काले दीवारों और दो धातु दीवारों, एक स्पष्ट Plexiglas शीर्ष, और एक सफेद Plexiglas मंजिल की गली होते हैं. दो operant कक्षों इस्पात ग्रिड रॉड फर्श (4.8 मिमी) हटाने योग्य धातु पिंजरे नीचे पर स्थापित है. संवेदी संकेत operant कक्षों के भीतर रखा जाता है अद्वितीय, अलग पहचाना वातावरण बनाने के लिए. दृश्य cues मिलकर बनता है या तो सफेद या काले पदार्थ लगा वापस सामने और दीवारों से जुड़ी है और पिंजरे शीर्ष पर. घ्राण cues के तेल आधारित गुलाब (या दालचीनी) एक कपास गेंद चैम्बर की छड़ी मंजिल के अंतर्गत स्थित saturating scents हैं.
  5. प्रयोगात्मक प्रक्रिया कई दिनों से अधिक होता है, आधारभूत वरीयता (2 दिन) परीक्षण, दवा स्वयं प्रशासन सत्र (8 या 16 दिन) के द्वारा पीछा के साथ शुरू, और एक वातानुकूलित जगह वरीयता (सीपीपी) परीक्षण (1 दिन) के साथ समाप्त.
  6. * आधारभूत वरीयता और सीपीपी परीक्षण प्रक्रियाओं के दौरान जानवरों दोनों operant कक्षों के लिए उपयोग किया है. प्रत्येक कक्ष के लिए एक वीडियो कैमरा तंत्र ऊपर घुड़सवार 'चूहों के प्रवेश द्वार और रास्ते रिकॉर्ड है. कक्षों के भीतर Photobeams कि हरकत गतिविधि के एक सूचकांक के रूप में इस्तेमाल किया कर रहे हैं बीम breakages का पता लगाने. स्वयं दवा प्रशासन सत्र के दौरान, पशुओं के लिए एक एकल operant चैम्बर के लिए प्रतिबंधित कर रहे हैं, जबकि लीवर प्रतिक्रिया और हरकत गतिविधि (जैसे, photobeam breakages) मेड Pentium 100 मेगाहर्ट्ज मेड - पीसी सॉफ्टवेयर (मेड एसोसिएट्स, इंक के साथ सुसज्जित कंप्यूटर के साथ डेटा दर्ज कर रहे हैं, सेंट Albans, वरमोंट).
  7. बेसलाइन वरीयता माप लगातार दो दिनों पर एकत्र कर रहे हैं. शुरू करने के लिए, चूहा केन्द्र गली में एक 20 मिनट की अवधि के लिए दोनों operant कक्षों के लिए उपयोग के साथ रखा गया है. कक्ष में नियुक्ति के तुरंत बाद, वीडियो कैमरा, मेड - पीसी सॉफ्टवेयर प्रोग्राम और टाइमर के साथ सक्रिय कर रहे हैं. आधारभूत वरीयता डेटा वीडियो रिकॉर्डिंग के viewings के दौरान मूल्यांकन कर रहे हैं.
  8. * औषधि आत्म प्रशासन सत्र पिछले आधारभूत परीक्षण के बाद दिन शुरू. संवेदी (जैसे, सफेद या काले रंग की दीवार coverings और scents गुलाब या दालचीनी) cues और एक पैनल के लिए रवाना Plexiglas केंद्र गली के लिए उपयोग ब्लॉक जानवर पहले चैम्बर में रखा जाता है. सत्र प्रारंभ करने के लिए, जानवर कक्ष के भीतर रखा है, जबकि घुड़सवार दवा सिरिंज से टयूबिंग जानवर कैथेटर प्रवेश करने के लिए जुड़ा हुआ है. Operant कक्ष के दरवाजे बंद करने के बाद, कार्यक्रम मेड - पीसी और टाइमर शुरू कर दिया है और कोकीन का उपयोग 1 घंटे के लिए उपलब्ध है. कोकीन के 0.1 मिलीग्राम (0.75 मिलीग्राम / किग्रा / inj) या नमकीन घोल के अर्क में प्रत्येक लीवर प्रतिक्रिया परिणाम. आत्म प्रशासन प्रत्येक सत्र के अंत में चूहे दवा टयूबिंग से डिस्कनेक्ट कर दिया है, चैम्बर से हटा दिया है और घर के पिंजरे में रखा है.
  9. पिछले सत्र के बाद दिन आत्म प्रशासन, पशुओं के एक वातानुकूलित जगह वरीयता (सीपीपी) परीक्षण से गुजरना. प्रक्रिया एक ही है के रूप में आधारभूत मापन के लिए वर्णित (7 देखें).
  10. * डेटा मूल्यांकन: एक समूह के कार्य के लिए अंधा experimenter राशि निर्धारित करता हैसमय जानवरों के वीडियो टेप को देखने के लिए एक 15 मिनट की अवधि (तंत्र के भीतर नियुक्ति के बाद 5 मिनट की शुरुआत) के लिए प्रवेश द्वार से बाहर निकालता है और डिब्बों के बीच का आकलन करके प्रत्येक डिब्बे में खर्च करते हैं. एक ही प्रक्रिया के आधारभूत वरीयता और सीपीपी परीक्षण स्कोर निर्धारित करने के लिए प्रयोग किया जाता है.
  11. * डेटा विश्लेषण: आधारभूत मापन और कंडीशनिंग के बाद सीपीपी स्कोर के बीच अंतर के लिए दवा कंडीशनिंग के प्रभावों का निर्धारण किया जाता है. अंतर स्कोर सीपीपी (सेकंड) दवा बनती डिब्बे में संख्या परीक्षण के दौरान दवा बनती डिब्बे में बिताए समय की राशि से खारा - बनती डिब्बे में बिताए समय की राशि subtracting द्वारा गणना कर रहे हैं - (सेकंड के खारा में संख्या डिब्बे बनती). अंतर बेसलाइन से टेस्ट सत्र स्कोर परिवर्तन पर सांख्यिकीय विश्लेषण दवा कंडीशनिंग के प्रभावों का निर्धारण किया जा सकता है.

सीपीपी स्कोर भी सीपीपी अंतर स्कोर प्रतिशत (%) के रूप में व्यक्त किया जा सकता है. वर्तमान अध्ययन में, सीपीपी अंतर कुल% पहले प्रत्येक operant सूत्र का उपयोग कर कक्ष में बिताए समय का प्रतिशत निर्धारित करने के द्वारा की गणना की गई: (औषध में समय (या नमक) चैंबर / प्रत्येक चैंबर में कुल समय) * 100 =% वातानुकूलित प्लेस पसंद (सीपीपी). (खारा - बनती%) = सीपीपी अंतर कुल% (% औषधि - बनती): अंतर स्कोर प्रतिशत सूत्र द्वारा निर्धारित किया गया था.

चित्रा 1
चित्रा 1. कोकीन सेवन और वातानुकूलित प्लेस पसंद के बीच संबंध है Pearson सहसंबंध विश्लेषण जानवरों के लिए कुल कोकीन प्रबलित लीवर प्रतिक्रियाएँ और सीपीपी अंतर कुल% के बीच एक महत्वपूर्ण सकारात्मक सहसंबंध है कि आठ (उदाहरण के लिए, लंबी अवधि के समूह सत्रों के लिए आत्म प्रशासित कोकीन था निर्धारित, पी <) 0.05 है, लेकिन लघु अवधि के समूह (जैसे, 4 कोकीन सत्र) में पशुओं के लिए नहीं. ओपन हीरे कोकीन लंबी अवधि (n = 9) और भरा हलकों कोकीन का प्रतिनिधित्व करते हैं लघु अवधि (एन = 8) समूहों के लिए अलग - अलग डेटा बिंदुओं का प्रतिनिधित्व करते हैं. बेस्ट फिट लाइनों लंबी अवधि के लिए धराशायी कर रहे हैं, और लघु अवधि के डेटा बिंदुओं के लिए ठोस.

Discussion

Operant नसों में नशीली दवाओं के आत्म - प्रशासन और जगह कंडीशनिंग प्रक्रियाओं दवा निर्भरता और 1 2 3 लत के लिए neurobiological अड्डों का अध्ययन करने के लिए विश्वसनीय और वैध मॉडल हैं. दोनों तरीकों व्यापक रूप से पूर्व नैदानिक ​​नशीली दवाओं के दुरुपयोग अनुसंधान में इस्तेमाल किया जाता है और साथ दुर्व्यवहार 4 दवाओं की मजबूत गुणों को मापने के लिए सक्षम हैं. हालांकि, दोनों तरीकों कमियों है कि नए उपकरण और विधि यहाँ प्रस्तुत 5 सुधार पर है .

पारंपरिक सीपीपी प्रक्रियाओं की एक बड़ी खामी दवा प्रशासन के गैर आकस्मिक मोड है. नशीली दवाओं के सेवन के इस विधा से अलग व्यवहार और neurochemical परिणामों 7 आत्म प्रशासन के 6 8 9 10 11 है, और मानव दवा लेने के अनुभव के साथ संगत नहीं है. मनोरंजन नशीली दवाओं के प्रयोग से बेकाबू नशीली दवाओं की लत के लिए स्विच में ख्यात मोड़; इसके अतिरिक्त, स्वयं दवा प्रशासन प्रक्रियाओं के विपरीत, सीपीपी मानदंड दवा प्रेरणा में प्रगतिशील परिवर्तन के रूप में वृद्धि की नशीली दवाओं के सेवन से परिलक्षित उपाय करने में असमर्थ हैं. हालांकि, दवा व्यवहार आत्म प्रशासन व्याख्यात्मक सीमाओं के रूप में अच्छी तरह से है. उदाहरण के लिए, प्रतिक्रिया की दर अक्सर करने के लिए इनाम मूल्य अनुमान इस्तेमाल किया जाता है, लेकिन आत्म प्रशासित दवा, दवा के प्रेरक प्रभाव के स्वतंत्र के motoric प्रभाव द्वारा सीधे प्रभावित कर सकते हैं. इसके अलावा, दवा प्रबलित प्रतिक्रियाओं की संख्या भी या दवा जलसेक जुड़े 12 उत्तेजनाओं की उपस्थिति या अनुपस्थिति से प्रभावित किया जा सकता है.

कोकीन चूहों द्वारा आत्म प्रशासित आसानी से हो सकता है और खुराक और 2 प्रशासन 13 14 के मार्गों की एक किस्म पर मजबूत वातानुकूलित जगह वरीयताओं का उत्पादन करने के लिए जाना जाता है. वर्तमान अध्ययन से परिणाम दवा सुदृढीकरण मॉडल की पिछली रिपोर्टों का समर्थन करते हैं. इसके अलावा, कोकीन प्रबलित लीवर प्रतिक्रियाओं और सीपीपी स्कोर के बीच एक महत्वपूर्ण सकारात्मक संबंध लंबे समय नहीं है, लेकिन कोकीन लघु अवधि के समूह में निर्धारित किया गया था. इन परिणामों का सुझाव है कि जगह कंडीशनिंग और आत्म प्रशासन इनाम के isomorphic उपाय जरूरी नहीं कर रहे हैं. उदाहरण के लिए, यह बोधगम्य है कि सीपीपी अल्पकालिक कोकीन प्रदर्शन के बाद तीव्र मजबूत प्रारंभिक मनोरंजन नशीली दवाओं के प्रयोग के साथ आम तौर पर देखा गुण को दर्शाता है. दूसरी ओर, अधिक कोकीन अनुभव वातानुकूलित सुदृढीकरण के बढ़ते स्तर के साथ पत्राचार में, कोकीन का सेवन वृद्धि के साथ चूहों में दवा संवेदनशीलता या बढ़ाया कुछ आबादी में पुरस्कृत दवा के प्रभाव में प्रगतिशील परिवर्तन का संकेत हो सकता है.

यह विशेष रुप से प्रदर्शित विधि दवाओं का सकारात्मक मजबूत प्रभाव का आकलन करने से परे उपयोगिता है. उदाहरण के लिए, दवाओं के प्रभाव aversive प्रारंभिक नशीली दवाओं के प्रयोग के दौरान उपस्थित नहीं बढ़ाया दवा जोखिम (जैसे, वातानुकूलित जगह aversions, या सीपीए) के साथ उभर सकता है और detectable हो सकता है इस तकनीक का उपयोग होगा. अतिरिक्त का उपयोग करता है कोकीन क्यू साहचर्य सीखने के लिए सबसे अधिक संवेदनशील subpopulations के लिए स्क्रीन करने के लिए क्षमता है, कोकीन प्रेरित व्यवहार में अनुभव की मध्यस्थता परिवर्तन का आकलन है, और दवा संयम और / या cued बहाली के दौरान स्थायी दवा वातानुकूलित प्रभाव का पता लगाने में शामिल हैं. अंत में, इस तंत्र और दृष्टिकोण समय और लागत प्रभावी है, नशीली दवाओं के दुरुपयोग से संबंधित विषयों की एक विस्तृत सरणी की जांच करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, और सीपीपी या आत्म प्रशासन तरीकों अकेले की तुलना में प्रयोगात्मक डिजाइन में और अधिक लचीलापन प्रदान करता है.

Disclosures

इस लेख के वीडियो उत्पादन मेड एसोसिएट, जो इस आलेख में प्रयुक्त उपकरणों का उत्पादन द्वारा प्रायोजित किया गया था.

Acknowledgments

हम उसके समर्थन के लिए पोस्टर प्रस्तुति में न्यूरोसाइंस बैठक और इस वीडियो उत्पादन के लिए 2009 के सोसायटी में आयोजित इस प्रयोग और उसकी मदद करने में लिआ: McAleer धन्यवाद मोहम्मद Abdalla और एलीसन Ahrens के साथ करना चाहते हैं. हम भी इस प्रयोग के लिए अपने डेटा संग्रह और विश्लेषण में सहायता के लिए रोजी मेडोक्स, राहेल Chavana, और लिंडा जू की सराहना करते हैं. इस परियोजना NIH / NIDA 3R01DA014640 05S1 अनुदान (CLD), शराब के लिए Waggoner केंद्र और लत रिसर्च जोन्स फैलोशिप और NIH / NIAA प्रशिक्षण अनुदान AA07471 (AAF) द्वारा समर्थित किया गया. कोकीन एचसीएल उदारता NIDA औषधि इन्वेंटरी और आपूर्ति और नियंत्रण कार्यक्रम के द्वारा आपूर्ति की गई थी.

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

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