Waiting
Login processing...

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

Neuroscience

Aparelho novo e Método para Reforço de Drogas

doi: 10.3791/1998 Published: August 20, 2010

Summary

Operante de drogas auto-administração e preferência local condicionado (CPP) procedimentos são utilizados em pesquisas expansiva para modelo de vários componentes de reforço de drogas, consumo e dependência em humanos. Neste relatório, nós combinamos os métodos tradicionais de CPP e auto-administração como uma nova abordagem para estudar o reforço de drogas e vício em ratos.

Abstract

Modelos animais de reforço provaram ser úteis para entender os mecanismos neurobiológicos subjacentes à toxicodependência. Operante de drogas auto-administração e preferência local condicionado (CPP) procedimentos são utilizados em pesquisas expansivamente animais para modelar vários componentes de reforço de drogas, consumo e dependência em humanos. Para este estudo, foi utilizada uma nova abordagem para estudar o reforço da droga em ratos através da combinação CPP tradicional e auto-administração metodologias. Montamos um aparelho utilizando duas câmaras Med Associado operante, estímulos sensoriais, e uma zona de Plexiglas construído neutro. Essas modificações permitiram nossos experimentos para abranger aspectos motivacionais do consumo de drogas através da auto-administração e livre de drogas avaliação de droga / cue condicionado força com o teste CPP. Em nossos experimentos, ratos cocaína auto-administrado (0,75 mg / kg / inj, iv), durante ou quatro (por exemplo, a "curto prazo") ou oito (por exemplo, a "longo prazo"), alternando-dia as sessões em um ambiente operante distintivo contendo sinais sensoriais (por exemplo, olfativo e visual). Nos dias alternados, no outro (diferente-cued) ambiente operante, salina estava disponível para auto-infusão (0,1 ml, iv). Vinte e quatro horas após a última sessão self-administration/cue-pairing, um teste foi realizado CPP. Consistente com os achados típicos CPP, houve uma preferência significativa para a câmara de associados com cocaína auto-administração. Além disso, em animais submetidos ao experimento de longa duração, uma correlação positiva entre magnitude CPP eo número de respostas de cocaína reforçado alavanca. Em conclusão, este aparelho ea abordagem é o tempo e de custo eficaz, pode ser usado para examinar uma ampla gama de temas relacionados ao abuso de drogas, e oferece mais flexibilidade no design experimental que CPP ou de auto-administração métodos sozinho.

Protocol

*= Passos mais importantes

  1. Bem-tratados do sexo masculino Sprague-Dawley são treinados para alavanca de imprensa com recompensa alimentar (45 pellets mg de sacarose; Bio-Serv, Frenchtown, NJ).
  2. * O cateter intravenoso é construído a partir de aço inoxidável cânula (Plastics One, VA) e tubos de Silastic. Ratos submetidos a um procedimento de cateterismo jugular cirúrgica para permitir a auto-administração de drogas. A anestesia consistiu de uma mistura de oxigênio (0,8 l / min; Airgas Southwest, Corpus Christi, TX) e isoflurano (2,5-4%; AErrane, Baxter Healthcare, Deerfield, IL) entregues através de um sistema de fornecimento de gás (VetEquip, Inc, Pleasanton , CA). Após a cirurgia, a permeabilidade do cateter é mantido por dia flushing com 0,1 ml de uma solução salina a 0,9%, heparina e Timentin solução (antibiótico). Gentamicina, um antibiótico tópico, é aplicado na calota craniana e incisão no peito para prevenir a infecção. Todos os procedimentos cirúrgicos seguiu as orientações para as cirurgias de animais estéreis. Suprimentos cirurgia foram autoclavados e instrumentos foram esterilizados em solução química e esterilizador de talão quente. Cateteres implantados foram lavados com metanol, água e ar durante a preparação e então banhadas em solução de etanol 70% no dia da cirurgia. Ratos foram preparados para a cirurgia por raspar a cabeça e no peito seguido de aplicação de uma solução de betadine. Após a cirurgia, os ratos foram monitorados por várias horas antes do início retornou à colônia animal.
  3. Cocaína (NIDA Inventário Drogas e Abastecimento e do Programa de Controle; RTI International, Research Triangle Park, NC) utilizadas neste experimento foi dissolvido em solução salina isotônica (0,9%) nas concentrações dose adequada de acordo com os pesos dos animais. Soluções de cocaína foram, então, filtrada através de filtros de 0,2 hum seringa estéril antes do uso diário.
  4. * O aparelho é construído a partir de dois monocomando câmaras operante (28 x 22 x 21 cm) equipados com casa e estímulo luzes e 3 conjuntos de photobeams (Med Associates, St. Albans, VT). Câmaras estão unidas por um beco construída Plexiglas (21 x 25 x 25 cm). O beco é composto por duas paredes pretas com listras brancas e duas paredes de metal, um top Plexiglas claro, e um piso de plexiglas branco. As duas câmaras têm operante de aço grelha da haste (4,8 mm) instalado sobre pisos inferiores da gaiola removível de metal. Sinais sensoriais são colocados dentro das câmaras operante para criar único, ambientes distinguíveis. Os elementos visuais consistem em branco ou preto sentiu o material anexado para a frente e para trás paredes e sobre a parte superior da gaiola. As pistas olfativas são à base de óleo aromas (rosa ou canela) saturar uma bola de algodão localizadas sob o assoalho da haste da câmara.
  5. O procedimento experimental ocorre ao longo de vários dias, a começar com os testes de linha de base preferência (2 dias), seguido de auto-administração de drogas sessões (8 ou 16 dias), e terminando com um lugar teste de preferência condicionada (CPP) (1 dia).
  6. * Durante a preferência inicial e procedimentos de ensaio CPP, os animais têm acesso a ambas as câmaras operante. Uma câmera de vídeo montada sobre o aparelho registra as entradas dos ratos e saídas para cada câmara. Photobeams dentro das câmaras detectar quebras feixe que são utilizados como um índice de atividade locomotora. Durante a auto-administração de drogas sessões, os animais são restritas a uma única câmara operante enquanto a resposta de alavanca e atividade locomotora (por exemplo, quebras photobeam) os dados são gravados com um Pentium 100 MHZ Med computador equipado com software PC-Med (Med Associates, Inc., St. Albans, Vermont).
  7. Medições de preferência de base são coletados em dois dias consecutivos. Para começar, o rato é colocado no beco center com acesso a ambas as câmaras operante para um período de 20 min. Imediatamente após a colocação na câmara, a câmara de vídeo, Med-PC programa de software e timer são ativados simultaneamente. Os dados de preferência linha de base são avaliados durante visões das gravações de vídeo.
  8. * Drogas auto-administração sessões de iniciar o dia após o teste de referência passado. Sinais sensoriais (por exemplo, revestimentos de parede branca ou preta e aromas de rosa ou canela) e um painel para bloquear o acesso ao centro de Plexiglas beco são colocados dentro da câmara antes de o animal. Para iniciar a sessão, o animal é colocado dentro da câmara, enquanto tubo da seringa de drogas montado está ligado à entrada do animal cateter. Depois de fechar a porta da câmara operante, o programa Med-PC e temporizador é iniciado e acesso a cocaína está disponível para uma hora. Cada alavanca resultados de resposta na infusão de 0,1 ml de cocaína (0,75 mg / kg / inj) ou solução salina. No final de cada sessão de auto-administração do rato é desligada da tubulação de drogas, removido da câmara e colocado na gaiola.
  9. O dia após a sessão de auto-administração passada, os animais submetidos a uma preferência local condicionado (CPP) de teste. O procedimento é o mesmo descrito para as medições de referência (ver 7).
  10. * Dados de Avaliação: Um experimentador cego para trabalhos de grupo determina a quantidade detempo os animais gastam em cada compartimento, visualizando o vídeo para avaliar entradas e saídas entre os compartimentos por um período de 15 min (início 5 min após a colocação dentro do aparelho). O mesmo procedimento é utilizado para determinar a preferência de base e os resultados dos testes CPP.
  11. * Análise de Dados: Diferenças entre as medições de referência e pontuações pós-condicionado CPP são usados ​​para determinar os efeitos de drogas condicionado. Pontuações diferença são calculados subtraindo-se a quantidade de tempo gasto no compartimento pareado salina da quantidade de tempo gasto no compartimento de drogas emparelhado durante o teste de CPP (Número de segundos em Drogas pareado compartimento) - (Número de segundos em Saline pareado compartimento). Análises estatísticas sobre as mudanças diferença de pontuação a partir da linha de base para as sessões de teste podem ser realizados para determinar os efeitos de condicionamento de drogas.

Pontuações CPP também pode ser expresso como percentual CPP Scores Diferença (%). No presente estudo, CPP% Pontuação Diferença foi calculado primeiro determinando o percentual de tempo gasto em cada câmara operante utilizando a fórmula: (Tempo em drogas (OR Saline) Câmara / Hora total em cada Secção) * 100% = Preferência Coloque condicionado (CPP). O percentual pontuação diferença foi determinada pela fórmula: (Drug pareado%) - (Saline-pareado%) = CPP% Pontuação Diferença.

Figura 1
Figura 1. Relação entre a ingestão de cocaína e de preferência Coloque condicionado análises de Correlação de Pearson determinou uma correlação positiva entre o total de respostas de cocaína Reforçado Lever e% Pontuação CPP diferença para os animais que tiveram a auto-administrada cocaína durante oito sessões (por exemplo, o grupo a longo prazo;. P <0,05), mas não para os animais do grupo de curto prazo (por exemplo, 4 sessões de cocaína). Diamantes abertas representam pontos de dados individuais para a cocaína a longo prazo (n = 9) e círculos cheios representam a cocaína a curto prazo (n = 8) grupos. Melhor ajuste linhas são tracejadas para longo prazo, e sólida para os pontos dados a curto prazo.

Discussion

Operante de drogas intravenosas procedimentos de auto-administração e colocar condicionado são modelos confiáveis ​​e válidas para o estudo das bases neurobiológicas da dependência de drogas e dependência 1 2 3. Ambos os métodos são amplamente utilizados em pesquisas pré-clínicas abuso de drogas e são capazes de medir as propriedades de reforço das drogas de abuso 4. No entanto, ambos os métodos têm falhas que o novo aparelho e método aqui apresentado melhora a 5.

Uma desvantagem grande de procedimentos tradicionais CPP é o modo não-contingente de administração da droga. Este modo de consumo de droga tem diferentes resultados comportamentais e neuroquímicos do que auto-administração 6 7 8 9 10 11, e não é consistente com humanos consumo de drogas experiências. Além disso, ao contrário de drogas auto-administração dos procedimentos, paradigmas CPP são incapazes de medir mudanças progressivas na motivação de drogas como refletido pelo consumo de drogas aumentou; um ponto de viragem na suposta mudança de uso de drogas ao vício de drogas incontrolável. No entanto, o comportamento auto-administração de medicamentos tem limitações de interpretação também. Por exemplo, as taxas de resposta são muitas vezes utilizados para inferir o valor da recompensa, mas pode ser diretamente influenciado por efeitos motoras da droga auto-administrado, independente dos efeitos motivacionais da droga. Além disso, o número de drogas reforçado respostas também pode ser influenciada pela presença ou ausência de drogas associadas à perfusão estímulos 12.

A cocaína é conhecida por ser facilmente auto-administrado por ratos e produzir robusto preferências lugar condicionado a uma variedade de doses e vias de administração 2 13 14. Os resultados do presente estudo corroboram relatos anteriores de modelos reforço de drogas. Além disso, uma relação positiva significativa entre as respostas de cocaína reforçado alavanca e pontuações CPP foi determinada no longa, mas não o grupo cocaína a curto prazo. Estes resultados sugerem que o condicionamento lugar e auto-administração não são necessariamente isomorfos medidas de recompensa. Por exemplo, é concebível que após a CPP de curto prazo da exposição à cocaína reflete aguda propriedades reforçadoras normalmente visto com o uso de drogas recreativas inicial. Por outro lado, em ratos com mais experiência de consumo de cocaína escalada, a cocaína em correspondência com níveis crescentes de reforço condicionado pode indicar mudanças progressivas na sensibilidade de drogas ou melhorados efeitos de drogas gratificante em determinadas populações.

Este método apresentado tem utilidade para além de avaliar os efeitos positivos de reforço de drogas. Por exemplo, não efeitos aversivos de drogas presentes durante o uso de drogas iniciais podem surgir com a exposição prolongada da droga (por exemplo, aversões lugar condicionado, ou CPA) e seriam detectáveis ​​usando esta técnica. Usos adicionais incluem o potencial de tela para subpopulações mais sensíveis à cocaína cue-aprendizagem associativa, para avaliar a experiência mediada por mudanças na cocaína motivados comportamentos, e para detectar drogas duradoura condicionado efeitos durante a abstinência de drogas e / ou reintegração cued. Em conclusão, este aparelho ea abordagem é o tempo e de custo eficaz, pode ser usado para examinar uma ampla gama de temas relacionados ao abuso de drogas, e oferece mais flexibilidade no design experimental que CPP ou de auto-administração métodos sozinho.

Disclosures

A produção de vídeo deste artigo foi patrocinado pela Med Associado, que produz instrumentos utilizados neste artigo.

Acknowledgments

Gostaríamos de agradecer a Leah McAleer por seu apoio na realização deste experimento e sua ajuda na apresentação de pôster na Sociedade de Neurociência Meeting 2009 e esta produção de vídeo, junto com Mohamed Abdalla e Ahrens Allison. Agradecemos também Rosie Maddox, Rachel Chavana, e Linda Ju por sua assistência na coleta de dados e análises para esta experiência. Este projecto foi apoiado pelo NIH / NIDA Grant 3R01DA014640-05S1 (CLD), O Centro de Waggoner para Álcool e Research Fellowship Jones Addiction e NIH / NIAA Training Grant AA07471 (AAF). Cocaína HCl foi generosamente fornecidos pelo Inventário de Drogas NIDA e Abastecimento e do Programa de Controle.

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).
Aparelho novo e Método para Reforço de Drogas
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