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Neuroscience

Nuovo Apparato e metodo per il rinforzo della droga

doi: 10.3791/1998 Published: August 20, 2010

Summary

Operante farmaco di auto-somministrazione e la preferenza luogo condizionato (CPP), le procedure sono espansivo utilizzati nella ricerca per modellare i vari componenti di rinforzo della droga, consumo e dipendenza nell'uomo. In questo rapporto, abbiamo unito i metodi tradizionali di CPP e di auto-somministrazione di un nuovo approccio allo studio di rinforzo della droga e la dipendenza nei ratti.

Abstract

Modelli animali di rinforzo hanno dimostrato di essere utili per la comprensione dei meccanismi neurobiologici alla base della tossicodipendenza. Operante farmaco di auto-somministrazione e la preferenza luogo condizionato (CPP), le procedure sono espansivo degli animali usati nella ricerca per modellare i vari componenti di rinforzo della droga, consumo e dipendenza nell'uomo. Per questo studio, abbiamo utilizzato un nuovo approccio allo studio di rinforzo della droga nei ratti, combinando tradizione CPP e di auto-somministrazione metodologie. Abbiamo montato un apparato con due camere Med Associato operante, stimoli sensoriali, e un plexiglas costruito zona neutra. Queste modifiche permesso ai nostri esperimenti per comprendere gli aspetti motivazionali di assunzione del farmaco attraverso l'auto-amministrazione e libera dalla droga valutazione del farmaco / cue forza di condizionamento con il test CPP. Nei nostri esperimenti, topi di auto-somministrato cocaina (0,75 mg / kg / inj, iv) durante o quattro (ad esempio, il "breve termine") o otto (per esempio, il "lungo termine") alternando giorni di sessioni in una ambiente operante distintivo contenente indicazioni sensoriali (ad esempio, olfattivo e visivo). Nei giorni alterni, negli altri (diversamente cued) ambiente operante, soluzione salina era disponibile per l'auto-infusione (0,1 ml, iv). Ventiquattro ore dopo l'ultima sessione self-administration/cue-pairing, un test di CPP è stato condotto. Coerentemente con i tipici risultati CPP, c'è stata una significativa preferenza per la camera associati con la cocaina auto-somministrazione. Inoltre, negli animali sottoposti a lungo termine esperimento, una significativa correlazione positiva tra dimensione CPP e il numero di cocaina rinforzato risposte leva. In conclusione, questo apparato e l'approccio è il tempo ed economico, può essere utilizzato per esaminare una vasta gamma di argomenti relativi alle droghe, e fornisce maggiore flessibilità nella progettazione sperimentale di CPP, o auto-somministrazione metodi da solo.

Protocol

*= Passi più importanti

  1. Ben gestiti maschile ratti Sprague-Dawley sono addestrati a premere con leva ricompensa in cibo (45 mg di saccarosio pellet; Bio-Serv, Frenchtown, NJ).
  2. * Cateteri per via endovenosa sono costruiti in acciaio inossidabile cannula (Plastica One, VA) e tubi Silastic. Ratti sottoposti a una procedura di cateterizzazione giugulare chirurgica per consentire droga auto-somministrazione. Anestesia consisteva in una miscela di ossigeno (0,8 l / min; Airgas sud-ovest, Corpus Christi, TX) e isoflurano (2,5-4%; AErrane, Baxter Healthcare, Deerfield, IL) forniti tramite un sistema di erogazione del gas (VetEquip, Inc, Pleasanton , CA). Dopo l'intervento chirurgico, pervietà del catetere viene mantenuta quotidianamente con vampate di calore con 0,1 ml di una soluzione salina allo 0,9%, eparina e Timentin (antibiotico) soluzione. Gentamicina, un antibiotico topico, viene applicato lo zucchetto e incisione del torace per prevenire l'infezione. Tutte le procedure chirurgiche seguite le linee guida per interventi chirurgici animale sterile. Fornisce chirurgia sono stati sterilizzati in autoclave e strumenti sono stati sterilizzati in una soluzione chimica e calda sterilizzatore tallone. Cateteri impiantati sono stati lavati con metanolo, acqua e aria durante la preparazione e poi immerso in soluzione di etanolo al 70% il giorno dell'intervento. I ratti sono stati preparati per un intervento chirurgico con la rasatura della testa e del torace seguito all'applicazione di una soluzione di Betadine. Dopo l'intervento, i ratti sono stati monitorati per diverse ore prima di iniziare ritorno alla colonia animale.
  3. Cocaina (Inventario Drug NIDA e Fornitura e programma di controllo; RTI International, Research Triangle Park, Carolina del Nord) utilizzato in questo esperimento è stato dissolto in soluzione salina isotonica (0,9%) nelle concentrazioni dose appropriata in base ai pesi animale. Soluzioni di cocaina sono stati poi filtrati attraverso filtri 0,2 um siringa sterile prima dell'uso quotidiano.
  4. * L'apparecchio è costruito su due monocomando camere operante (28 x 22 x 21 cm) dotato di luci di casa e di stimolo e 3 set di photobeams (Associati Med, St. Albans, VT). Chambers sono uniti da un vicolo costruito in plexiglass (21 x 25 x 25 cm). Il vicolo è costituito da due pareti nere con strisce bianche e due pareti in metallo, un top trasparente in plexiglas, e un pavimento in plexiglass bianco. Le due camere hanno operante griglia in acciaio asta (4,8 mm) piani installato più di fondo rimovibile gabbia di metallo. Segnali sensoriali sono collocati all'interno delle camere operante, per creare ambienti distinguibili. Riferimenti visivi consistono in bianco o nero feltro materiale attaccato davanti e dietro muri e sopra le righe gabbia. Gli indizi olfattivi sono a base di olio profumi (rosa o cannella) saturare un batuffolo di cotone situata sotto il pavimento della camera asta.
  5. La procedura sperimentale si verifica più giorni, a partire con i test di preferenza di base (2 giorni), seguita da farmaci di auto-somministrazione sessioni (8 o 16 giorni), e termina con una preferenza condizionata posto (CPP) di prova (1 giorno).
  6. * Durante la preferenza di base e procedure di prova CPP, gli animali hanno accesso ad entrambe le camere operante. Una videocamera montata sopra l'apparecchio registra entrate dei topi 'ed esce per ogni camera. Photobeams all'interno delle camere di rilevare rotture raggio che vengono utilizzati come indice di attività locomotoria. Durante il farmaco di auto-somministrazione sessioni, gli animali sono limitati a una sola camera operante mentre la risposta della leva e l'attività locomotoria (es. rotture PHOTOBEAM) i dati sono registrati con un Pentium Med 100 MHZ del computer dotato di software per PC-Med (Med Associates, Inc., St. Albans, Vermont).
  7. Misure preferenza di base sono raccolte in due giorni consecutivi. Per cominciare, il ratto si trova nel vicolo centro con accesso ad entrambe le camere operante per un periodo di 20 min. Immediatamente dopo l'inserimento nella camera, la videocamera, Med-PC software e del timer vengono attivate contemporaneamente. I dati di base delle preferenze vengono valutati durante visioni delle registrazioni video.
  8. * Drug auto-amministrazione sessioni iniziare il giorno dopo l'ultimo test di base. Segnali sensoriali (ad esempio, rivestimenti murali bianco o nero e profumi rosa o alla cannella) e un pannello per bloccare l'accesso al centro plexiglas vicolo sono poste nella camera prima che l'animale. Per avviare la sessione, l'animale viene posto all'interno della camera, mentre tubi dalla siringa di droga montato è collegato al catetere ingresso dell'animale. Dopo aver chiuso la porta operante camera, il programma Med-PC e timer viene avviato la cocaina e l'accesso è disponibile per 1 ora. Ogni risultati risposta leva nella infusione di 0,1 ml di cocaina (0,75 mg / kg / inj) o soluzione salina. Alla fine di ogni sessione di auto-somministrazione del ratto è scollegato dal tubo della droga, rimosso dalla camera e messo nella gabbia casa.
  9. Il giorno dopo l'ultima sessione di auto-somministrazione, gli animali subiscono una preferenza condizionata posto (CPP) di prova. La procedura è la stessa descritta per misurazioni di base (vedi 7).
  10. * I dati di valutazione: Uno sperimentatore cieco alle assegnazioni gruppo determina la quantità ditempo gli animali trascorrono in ogni compartimento visualizzando la videocassetta per valutare le entrate e le uscite tra i compartimenti per un periodo di 15 minuti (inizio 5 minuti dopo il posizionamento all'interno dell'apparato). La stessa procedura viene utilizzata per determinare la preferenza di base e punteggi dei test CPP.
  11. * Analisi dei dati: Differenze tra misurazioni di base e post-condizionamento CPP punteggi vengono utilizzati per determinare gli effetti della droga condizionata. Differenza punteggi sono calcolati sottraendo la quantità di tempo trascorso nel vano salina-accoppiati dalla quantità di tempo trascorso in droga abbinato vano durante la prova di CPP (Numero di secondi in Drug-accoppiato vano) - (Numero di secondi a Saline -accoppiati vano). Le analisi statistiche sui cambiamenti punteggio differenza dal basale al sessioni di test può essere eseguito per determinare gli effetti di condizionamento della droga.

Punteggi CPP può anche essere espresso come percentuale CPP punteggi Differenza (%). Nel presente studio, Differenza% CPP Score è stato calcolato prima determinare la percentuale di tempo trascorso in ciascuna camera operante con la formula: (Tempo di farmaci (OR Saline) Camera / Tempo totale in ogni camera) * 100 =% delle preferenze Luogo condizionata (CPP). La percentuale di punteggio differenza è stata determinata dalla formula: (Drug-accoppiato%) - (Saline-accoppiato%) = CPP% punteggio differenza.

Figura 1
Figura 1. Relazione tra l'assunzione di cocaina e Preferenze Luogo condizionata Pearson analisi di correlazione ha determinato una significativa correlazione positiva tra Totale cocaina rinforzato Risposte Leva e CPP% punteggio differenza per gli animali che si era auto-somministrato cocaina per otto sedute (per esempio, il lungo termine di gruppo;. P <0,05), ma non per gli animali nel breve termine del gruppo (ad esempio, 4 sessioni di cocaina). Diamanti aperto rappresentare singoli punti dati per la cocaina a lungo termine (n = 9) e cerchi pieni rappresentano la cocaina a breve termine (n = 8) gruppi. Best-fit linee sono tratteggiate a lungo termine, e solido per breve termine punti dati.

Discussion

Operante per via endovenosa droghe auto-amministrazione e il luogo procedure di condizionamento sono modelli affidabili e valide per studiare le basi neurobiologiche della dipendenza da droga e dipendenza 1 2 3. Entrambi i metodi sono ampiamente utilizzati nella ricerca pre-clinica di droghe e sono in grado di misurare le proprietà di rinforzo dei farmaci abusati 4. Tuttavia, entrambi i metodi presentano lacune che il nuovo apparato e metodo presentato qui migliora 5.

Uno svantaggio grandi dei tradizionali procedure di CPP è il non-contingente modalità di somministrazione del farmaco. Questa modalità di assunzione del farmaco ha diversi risultati comportamentali e neurochimici di auto-somministrazione 6 7 8 9 10 11, e non è coerente con l'assunzione di droghe umane esperienze. Inoltre, a differenza dei farmaci di auto-somministrazione procedure, paradigmi CPP sono in grado di misurare i cambiamenti progressivi nella motivazione della droga si riflette in una maggiore assunzione di droghe, un punto di svolta putativo nel passaggio dal consumo di droghe ricreative per la tossicodipendenza incontrollabile. Tuttavia, farmaco di auto-somministrazione comportamento ha dei limiti interpretativi pure. Per esempio, i tassi di risposta sono spesso utilizzati per dedurre il valore ricompensa, ma può essere direttamente influenzati da effetti motorie della auto-somministrati farmaci, indipendenti dagli effetti motivazionali del farmaco. Inoltre, il consumo di droga rinforzato le risposte possono anche essere influenzato dalla presenza o assenza di infusione di farmaci associati stimoli 12.

La cocaina è conosciuto per essere facilmente auto-somministrato dai ratti e produrre robusto preferenze luogo condizionato a una serie di dosi e vie di somministrazione 2 13 14. I risultati del presente studio supporto precedenti rapporti di modelli di rinforzo della droga. Inoltre, una significativa relazione positiva tra cocaina rinforzato risposte leva e punteggi CPP è stato determinato nel lungo, ma non a breve termine del gruppo cocaina. Questi risultati suggeriscono che il condizionamento posto e di auto-somministrazione non sono necessariamente isomorfi misure di ricompensa. Per esempio, è concepibile che CPP dopo esposizione a breve termine della cocaina riflette acuta proprietà rinforzanti tipicamente osservati con iniziale uso di droghe ricreative. D'altra parte, nei ratti con più esperienza cocaina, cocaina escalation di aspirazione in corrispondenza con livelli crescenti di rinforzo condizionato possono indicare cambiamenti progressivi nella sensibilità ai farmaci o potenziato gli effetti gratificanti della droga in alcune popolazioni.

Questo metodo ha caratterizzato utilità oltre la valutazione degli effetti di rinforzo positivo delle droghe. Per esempio, non gli effetti avversi dei farmaci presenti durante l'uso di droghe iniziale può emergere con l'esposizione al farmaco esteso (per esempio, avversioni luogo condizionato, o CPA) e sarebbero rilevabili con questa tecnica. Utilizza inoltre la possibilità di schermo per le sottopopolazioni più sensibili alla cocaina-cue apprendimento associativo, per valutare l'esperienza mediata cambiamenti cocaina comportamenti motivati, e per rilevare duraturo farmaco condizionata effetti durante l'astinenza di droga e / o ripristino cued. In conclusione, questo apparato e l'approccio è il tempo ed economico, può essere utilizzato per esaminare una vasta gamma di argomenti relativi alle droghe, e fornisce maggiore flessibilità nella progettazione sperimentale di CPP, o auto-somministrazione metodi da solo.

Disclosures

La produzione video di questo articolo è stato sponsorizzato da Med Associato, che produce strumenti utilizzati in questo articolo.

Acknowledgments

Vorremmo ringraziare Leah McAleer per il suo sostegno nella realizzazione di questo esperimento e il suo aiuto nella presentazione poster presso la Società 2009 per Incontro Neuroscienze e questa produzione video, insieme a Mohamed Abdalla e Allison Ahrens. Apprezziamo anche Rosie Maddox, Rachel Chavana, e Linda Ju per la loro assistenza nella raccolta dei dati e analisi per l'esperimento. Questo progetto è stato sostenuto da NIH / NIDA Concessione 3R01DA014640-05S1 (CLD), Il Centro Waggoner per alcol e le tossicodipendenze di ricerca Jones Fellow e NIH / Niaa formazione di Grant AA07471 (AAF). La cocaina cloridrato è stato generosamente fornito dal Inventario Drug NIDA e Fornitura e Programma di controllo.

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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