Summary
Оперантное наркотиков самоуправления и обусловленное предпочтение место (CPP) процедуры экспансивно используется в исследованиях для моделирования различных компонентов препарата подкрепление, потребления и зависимости у людей. В этом докладе мы объединили традиционную CPP и самоуправления методы как новый подход к изучению подкрепление наркотиков и наркомании у крыс.
Abstract
Животные модели подкрепления оказались полезными для понимания нейробиологических механизмов, лежащих наркомании. Оперантное наркотиков самоуправления и обусловленное предпочтение место (CPP) процедуры экспансивно, используемые в исследованиях животных для моделирования различных компонентов препарата подкрепление, потребления и зависимости у людей. Для этого исследования мы использовали новый подход к изучению препарата подкрепление у крыс путем объединения традиционных CPP и самоуправления методологий. Мы собрали аппарат с помощью двух Med Ассоциированный оперантного камеры, сенсорные стимулы, а также оргстекло построенных нейтральную зону. Эти изменения позволили наши эксперименты, чтобы охватить мотивационные аспекты приемом препарата через самоуправления и свободного от наркотиков оценку наркотиков / кия кондиционирования силу с тестом CPP. В наших экспериментах крысы самоуправляемых кокаина (0,75 мг / кг / инж, внутривенно) в течение либо четыре (например, "краткосрочные") или восемь (например, "долгосрочные") переменного дня сессии в оперантного среде, содержащей отличительные сенсорные сигналы (например, обонятельные и визуальный). В разные дни, в другом (по-другому подают реплики) оперантного окружающей среды, физиологический раствор для инфузий самостоятельно (0,1 мл, внутривенно). Двадцать четыре часа после последнего self-administration/cue-pairing сессии, CPP тест был проведен. В соответствии с типичными CPP данным, произошло значительное предпочтение камере связанные с кокаином самоуправления. Кроме того, у животных проходит долгосрочный эксперимент, значительная положительная корреляция между CPP величины и количества кокаина армированного ответы рычаг. В заключение, этот аппарат и подход время и экономически эффективным, могут быть использованы для изучения широкий спектр тем, касающихся злоупотребления наркотиками, а также обеспечивает большую гибкость в опытно-конструкторских, чем CPP или самоуправления методами.
Protocol
*= Наиболее важных шагов
- Хорошо обрабатывается мужской Sprague-Dawley крыс обучаются нажмите рычаг с пищей награды (45 мг сахарозы гранул; Био-Serv, Френчтаун, Нью-Джерси).
- * Внутривенные катетеры изготовлены из нержавеющей стали канюли (пластмассы Один из них, В. А.) и Silastic труб. Крысы пройти яремная катетеризация хирургическая процедура, чтобы препарат самоуправления. Анестезия состояла из смеси кислорода (0,8 л / мин; Airgas Юго-Запад, Корпус-Кристи, штат Техас) и изофлуран (2,5-4%; AErrane, Baxter Healthcare, Дирфилд, штат Иллинойс), передаваемые с помощью системы подачи газа (VetEquip, Inc, Плезантон , Калифорния). После операции катетера ведется ежедневная промывка 0,1 мл 0,9% раствора, гепарин и Timentin (антибиотик) решение. Гентамицин, актуальный антибиотик, применяется для крышки черепа и грудной разрез, чтобы предотвратить инфекцию. Все хирургические процедуры, руководящие принципы для стерильных операции животное. Хирургия поставки были автоклавного и инструменты были стерилизованы в химическом растворе и горячей бусинка стерилизатор. Имплантированное катетеры были сброшены с метанолом, водой и воздухом во время подготовки, а затем купаются в 70% растворе этанола в день операции. Крысы были подготовлены к операции после бритья головы и грудной области следует применения бетадин решение. После операции, крыс наблюдали в течение нескольких часов перед началом вернулся к животным колонии.
- Кокаин (NIDA инвентаризации и предложение наркотиков и борьбы с ними; RTI International, Research Triangle Park, Северная Каролина), используемых в этом эксперименте, растворяют в изотоническом солевом растворе (0,9%) в соответствующей концентрации дозу в соответствии с животными веса. Кокаин решения были затем фильтруют через 0,2 мкм стерильные фильтры шприца до ежедневного использования.
- * Приборы сконструированы из двух однорычажный оперантного камеры (28 х 22 х 21 см), оснащенный дом и стимул огни и 3 комплекта photobeams (Med Associates, Сент-Олбанс, VT). Камеры, объединенных построена аллея оргстекла (21 х 25 х 25 см). Аллея состоит из двух черных стен с белыми полосами и две металлические стенки, ясно верхней оргстекла, и белый пол оргстекла. Два оперантного камеры имеют стальной сетки стержень (4,8 мм) этажей устанавливается поверх съемных днищ металлическую клетку. Сенсорные сигналы размещаются в камерах оперантного для создания уникальных, различимые средах. Визуальные подсказки состоять из белой или черной фетровой материала придают передней и задней стенках и над верхней клетке. Обонятельные сигналы являются масляной основе ароматов (роза или корицу) насыщения ватный шарик находится под стержень полу камеры.
- Экспериментальная процедура происходит в течение нескольких дней, начиная с базовой предпочтение тесты (2 дня), после чего препарат самоуправления сессии (8 или 16 дней), и заканчивая условный место предпочтения (CPP) тест (1 день).
- * Во время предпочтение базовым и CPP процедуры испытаний, животные имеют доступ к обоим оперантного камер. Видео-камеры, установленной над установкой записи крыс входы и выходы для каждой камеры. Photobeams в камерах обнаружить луч поломок, которые используются как индекс двигательной активности. Во наркотиков самоуправления сессий, животные ограничены одним оперантного камеры в то время как ответ рычаг и двигательную активность (например, photobeam поломки) данных, записанных с Med Pentium 100 МГц компьютер, оснащенный Med-программное обеспечение для ПК (Med Associates, Inc, Сент-Олбанс, штат Вермонт).
- Измерения базовой предпочтение собираются на двух дней подряд. Во-первых, крыса помещается в центре аллеи с доступом к оперантного камеры для 20-минутный период. Сразу после помещения в камеру, видеокамеру, Med-PC программного обеспечения и таймер одновременно активированы. Базовые данные предпочтения оцениваются в просмотрах видеозаписи.
- * Наркотиками самоуправления сессий начинается на следующий день после последнего теста базового уровня. Сенсорные сигналы (например, белый или черный настенных покрытий и розы или корицы ароматы) и панель для блокировки доступа к оргстекла центре аллеи помещают в камеру, прежде чем животное. Для начала сессии, животное находится в камере в то время как трубы из смонтированного наркотиков шприц прилагается к катетер входе животного. После закрытия оперантного дверь камеры, Med-PC программы и запускается таймер и кокаин доступ в течение 1 часа. Каждый ответ рычага приводит к инфузии 0,1 мл кокаина (0,75 мг / кг / инж) или физиологическим раствором. В конце каждого самоуправления сессии крысы отключен от наркотиков труб, удаляются из камеры и помещен в дом клетке.
- На следующий день после последнего самоуправления сессии, животные проходят условный предпочтение место (CPP) тест. Процедура такая же, как описано для базовых измерений (см. 7).
- * Данные оценки: экспериментатор слепы к группе заданий определяет количествовремени животные проводят в каждом отделении, просматривая видеокассеты для оценки входов и выходов между отсеками для 15-минутного периода (начиная с 5 минут после размещения в аппарат). Такая же процедура используется для определения базового уровня и предпочтения CPP тестов.
- * Данные анализов: Различия между исходными измерениями и после кондиционирования CPP оценки используются для определения наркотиков кондиционирования эффектов. Разница баллов рассчитывается путем вычитания количества времени, проведенного в солевом-парные отделения от количества времени, потраченного в среде потребителей наркотиков парного отделения в ходе испытаний CPP (Кол-во секунд в лекарственно-парные ящиком) - (Количество секунд, в физиологическом растворе -парные ящиком). Статистический анализ на разницу оценка изменений по сравнению с исходным для тестирования сессии могут быть выполнены, чтобы определить действие лекарственных кондиционирования.
CPP оценки также может быть выражено как CPP Разница результаты Доля (%). В настоящем исследовании, CPP Разница Оценка% была рассчитана первым путем определения процента времени, проведенного в каждой камере оперантного по формуле: (время в наркотиками (или физиологического раствора) Камерный / Общее время в каждой камере) * 100 =% Условные Предпочтение Место (CPP). Разница в процентах счете определяется по формуле: (лекарственно-парные%) - (Saline-парные%) = CPP Разница Оценка%.
Рисунок 1. Отношения между потреблением кокаина и условный Предпочтение Место анализ Пирсона корреляции определяется значительная положительная корреляция между Всего Кокаин, армированной Рычаг Ответы и CPP% Счет разница для животных, которые были самоуправляемыми кокаина в течение восьми сессий (например, долгосрочные группы;. Р <0,05), но не для животных в краткосрочной группы (например, 4 сеанса кокаин). Открытое алмазы представляют собой отдельные точки данных для Кокаин Долгосрочные (п = 9) и наполнил кружки Кокаин Краткосрочные (п = 8) групп. Рекомендуемые области пунктирные линии для долгосрочного и твердые для краткосрочных точек данных.
Discussion
Оперантное внутривенных наркотиков самоуправления и место процедуры кондиционирования надежные и достоверные модели для изучения нейробиологических основ наркотической зависимости и наркомании 1 2 3. Оба метода широко используются в доклинических исследований злоупотребления наркотиками и можем измерить усиление свойства злоупотребляли наркотиками 4. Тем не менее, оба метода имеют свои недостатки, что новое устройство и способ, представленные здесь улучшает 5.
Один большой недостаток традиционных процедур КСО, без контингента режим приема препарата. Этот режим приема препарата имеет различные поведенческие и нейрохимические результаты, чем самоуправление 6 7 8 9 10 11, и не согласуется с человека употребление наркотиков опытом. Кроме того, в отличие от наркотиков самоуправления процедуры, CPP парадигмы не в состоянии измерить прогрессивных изменений в мотивации наркотиков, как это отражается увеличение потребления наркотиков; предполагаемый поворотным моментом в переходе от рекреационных наркотиков к неконтролируемым наркомании. Тем не менее, препарат самоуправления поведение толкования ограничения. Например, процент ответивших часто используются для вывода награду значение, но могут быть напрямую зависит от двигательной эффекты самоуправляемых наркотиков, независимо от мотивационных эффектов препарата. Кроме того, число потребителей наркотиков усиленные реакции могут также зависеть от наличия или отсутствия наркотика инфузионно-ассоциируемых раздражителей 12.
Кокаин, как известно, легко самоуправляемых крысами и производить надежные условные предпочтения место в различных дозах и пути введения 2 13 14. Результаты настоящего исследования поддержку предыдущих докладах моделей наркотиков подкрепления. Кроме того, значительная положительная связь между кокаином усиленный рычаг ответы и оценки CPP была определена в долгосрочной, а не краткосрочный Кокаин группы. Эти результаты позволяют предположить, что место кондиционирования и самоуправления не обязательно изоморфны меры вознаграждения. Например, можно предположить, что CPP после кратковременного воздействия кокаина отражает острые усиления свойств как правило, рассматривается с начальным рекреационных наркотиков. С другой стороны, у крыс с большим количеством кокаина опыт, потребление кокаина эскалации в соответствии с растущим уровнем условных подкрепление может указывать на прогрессивные изменения в чувствительности наркотиков или расширенные награждения эффекты препарата в определенные группы населения.
Это признакам метод полезность сверх оценки положительные подкрепляющие эффекты лекарственных препаратов. Например, отвращение эффектов лекарств не присутствовали при первом использовании препарата может возникнуть с расширенной экспозиции препарата (например, обусловленное отвращение место, или CPA) и можно будет обнаружить с помощью этой техники. Дополнительные области применения включают потенциал для выявления субпопуляции наиболее чувствительны к кокаину-кий ассоциативного обучения, чтобы оценить опыт опосредованного изменения в кокаина мотивированного поведения, и для обнаружения наркотиков прочного кондиционированным эффектов во время воздержания наркотиков и / или восстановления подают реплики. В заключение, этот аппарат и подход время и экономически эффективным, могут быть использованы для изучения широкий спектр тем, касающихся злоупотребления наркотиками, а также обеспечивает большую гибкость в опытно-конструкторских, чем CPP или самоуправления методами.
Disclosures
Видео-продукции этой статьи был организован Med сотрудник, который производит инструменты, используемые в этой статье.
Acknowledgments
Мы хотели бы поблагодарить Leah McAleer за постоянную поддержку в проведении этого эксперимента и ее помощь в стендовом докладе в 2009 году Общества неврологии встреча и этот видео-продукции, а также Мохамед Абдалла и Эллисон Аренс. Мы также высоко ценим Рози Мэддокс, Рэйчел Chavana, и Линда Ю. за помощь в сборе и анализе данных для этого эксперимента. Этот проект был поддержан NIH / NIDA Грант 3R01DA014640-05S1 (CLD), Ваггонер центр алкогольной и зависимость исследований Jones стипендий и NIH / NIAA Обучение Грант AA07471 (ААР). Кокаин HCl щедро поставляемые инвентаризации NIDA наркотическими средствами и их питания и управления Программой.
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 |
References
- Sanchis-Segura, C., Spanagel, R. Behavioural assessment of drug reinforcement and addictive features in rodents: an overview. Addict Biol. 11 (1), 2-2 (2006).
- 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).
- Koob, G. F. Psychopharmacology: the fourth generation of progress. Bloom, K. D. , Raven Press. New York. 759-759 (1995).
- 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).
- 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).
- Stefanski, R. Active versus passive cocaine administration: differences in the neuroadaptive changes in the brain dopaminergic system. Brain Res. 1157, 1-1 (2007).
- Miguens, M. Differential cocaine-induced modulation of glutamate and dopamine transporters after contingent and non-contingent administration. Neuropharmacology. 55 (5), 771-771 (2008).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
