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Neuroscience

Novela Aparato y método para el fortalecimiento de Drogas

doi: 10.3791/1998 Published: August 20, 2010

Summary

Operante de administración de fármacos auto-y la preferencia de lugar condicionado (CPP) se establezcan procedimientos expansiva utilizados en la investigación para modelar los diversos componentes de refuerzo de drogas, el consumo y la adicción en los seres humanos. En este informe, se combinaron los métodos tradicionales de CPP y auto-administración como un enfoque novedoso para estudiar el refuerzo de drogas y la adicción a las ratas.

Abstract

Los modelos animales de refuerzo han demostrado ser útiles para comprender los mecanismos neurobiológicos subyacentes de la adicción de drogas. Operante de administración de fármacos auto-y la preferencia de lugar condicionado (CPP) se establezcan procedimientos expansiva utilizados en la investigación animal para modelar los diversos componentes de refuerzo de drogas, el consumo y la adicción en los seres humanos. Para este estudio, hemos utilizado un enfoque novedoso para estudiar el refuerzo de drogas en ratas mediante la combinación de CPP y las metodologías tradicionales de auto-administración. Hemos reunido a un aparato con dos cámaras operante Med Asociado, los estímulos sensoriales, y una zona de plexiglás-construido neutral. Estas modificaciones permitieron nuestros experimentos para abarcar los aspectos motivacionales de la ingesta de drogas a través de la autogestión y libre de drogas evaluación de la fuerza de acondicionamiento de medicamentos / cue con el examen CPP. En nuestros experimentos, las ratas autoadministrado la cocaína (0,75 mg / kg / les, iv), ya sea durante cuatro (por ejemplo, el "corto plazo") u ocho (por ejemplo, el "largo plazo"), alternando días de sesiones en un medio ambiente que contiene operante distintivo señales sensoriales (por ejemplo, olfativa y visual). En los días alternos, en el otro (diferente-con claves) medio ambiente operante, la solución salina estaba disponible para la auto-inyección (0,1 ml, iv). Veinticuatro horas después de la sesión self-administration/cue-pairing último, una prueba de CPP se llevó a cabo. De acuerdo con los hallazgos típicos de CPP, hubo una preferencia significativa por la cámara asociada a la auto-administración de cocaína. Además, en los animales sometidos a los experimentos a largo plazo, una correlación positiva significativa entre la magnitud del CPP y el número de respuestas de la palanca de armado de cocaína. En conclusión, este aparato y el enfoque es el tiempo y costo efectivo, se puede utilizar para examinar una amplia gama de temas relacionados con el abuso de drogas, y ofrece una mayor flexibilidad en el diseño experimental de CPP o los métodos de auto-administración solo.

Protocol

*= Pasos más importantes

  1. Bien manejada masculino ratas Sprague-Dawley están capacitados para la palanca de prensa con el premio de comida (45 mg de sacarosa pellets; Bio-Serv, Frenchtown, NJ).
  2. Catéteres intravenosos * se construyen a partir de cánula de acero inoxidable (plásticos Uno, VA) y el tubo de Silastic. Ratas someterse a un procedimiento de cateterismo yugular quirúrgica para permitir la auto-administración de drogas. La anestesia consistió en una mezcla de oxígeno (0,8 l / min; Airgas Southwest, Corpus Christi, TX) e isoflurano (2,5 a 4%; AErrane, Baxter Healthcare, Deerfield, IL) entregó a través de un sistema de suministro de gas (VetEquip, Inc., Pleasanton , CA). Después de la cirugía, la permeabilidad del catéter se mantiene al día el lavado con 0,1 ml de una solución salina al 0,9%, la heparina y Timentin (antibiótico) solución. Gentamicina, un antibiótico tópico, se aplica a la tapa del cráneo y la incisión en el pecho para prevenir la infección. Todos los procedimientos quirúrgicos seguido las directrices para las cirugías de los animales estériles. Suministros de cirugía se trataron en autoclave y los instrumentos fueron esterilizados en una solución química y esterilizador de cuentas en caliente. Catéteres implantados se lavaron con metanol, agua y aire durante la preparación y luego bañado en una solución de etanol al 70% en el día de la cirugía. Las ratas se prepararon para la cirugía por afeitarse la cabeza y el pecho seguido de la aplicación de una solución de betadine. Después de la cirugía, las ratas fueron monitoreados durante varias horas antes de comenzar regresó a la colonia de animales.
  3. Cocaína (NIDA inventario y suministro de medicamentos y el Programa de Control, RTI International, Research Triangle Park, Carolina del Norte) que se utiliza en este experimento se disolvió en solución salina isotónica (0,9%) en las concentraciones de la dosis apropiada de acuerdo a los pesos de los animales. Soluciones de cocaína se filtró a través de filtros de 0,2 um jeringa esterilizada antes de su uso diario.
  4. * El aparato está compuesto de dos cámaras de una sola palanca operante (28 x 22 x 21 cm) equipado con luces de la casa y el estímulo y 3 juegos de fotorayos (Med Associates, St. Albans, VT). Cámaras están unidas por un pasillo construido de plexiglás (21 x 25 x 25 cm). El callejón se compone de dos paredes de negro con rayas blancas y dos paredes de metal, una tapa de plexiglás transparente, y un piso blanco de plexiglás. Las dos cámaras tienen operante de rejilla de acero de la varilla (4.8 mm) instalado sobre suelos desmontables fondo de metal de la jaula. Señales sensoriales se colocan dentro de las cámaras operante para crear ambientes únicos y distinguibles. Las señales visuales consisten en blanco o negro de fieltro material que se adjunta a las paredes delantera y trasera y en la parte superior de la jaula. Las señales olfativas son a base de aceite olores (rosa o canela) saturar una bola de algodón situada bajo el piso de la varilla de la cámara.
  5. El procedimiento experimental se produce durante varios días, a partir de pruebas de preferencia de línea de base (2 días), seguido por la administración de medicamentos auto-sesiones (8 o 16 días), y terminando con una preferencia condicionada a cabo (CPP) prueba (1 día).
  6. * Durante la preferencia de línea de base y los procedimientos de CPP ensayo, los animales tienen acceso a las dos cámaras operante. Una cámara de vídeo montada sobre el aparato registra las entradas de las ratas y las salidas para cada cámara. Fotorayos dentro de las cámaras de detección de roturas de vigas que se utilizan como índice de la actividad locomotora. Durante la administración de medicamentos auto-sesiones, los animales se limitan a una sola cámara operante mientras que la respuesta de palanca y la actividad locomotora (por ejemplo, roturas de haz de luz) se registran los datos con un ordenador Pentium 100 Med MHZ equipado con Med-PC (Med Associates, Inc., St. Albans, Vermont).
  7. Mediciones de referencia preferencia se recogen en dos días consecutivos. Para empezar, la rata se coloca en el callejón del centro, con acceso a las dos cámaras operante para un período de 20 min. Inmediatamente después de la colocación en la cámara, la cámara de vídeo, Med-PC el programa de software y el temporizador se activa de forma simultánea. Los datos de preferencia de referencia se evalúan durante visionado de las grabaciones de vídeo.
  8. * Administración de medicamentos auto-sesiones comenzarán el día después de la prueba de referencia anterior. Señales sensoriales (por ejemplo, revestimientos de paredes de color blanco o negro y los olores de rosas o canela) y un panel para bloquear el acceso al callejón de plexiglás centro se colocan en la cámara antes de que el animal. Para iniciar la sesión, el animal se encuentre dentro de la cámara, mientras que la tubería de la jeringa de drogas montado está asociado a la entrada del catéter del animal. Después de cerrar la puerta de la cámara operante, el programa Med-PC y el temporizador se inicia y el acceso a la cocaína está disponible durante 1 hora. Los resultados de cada respuesta de la palanca en la infusión de 0,1 ml de cocaína (0,75 mg / kg / les) o solución salina. Al final de cada sesión de auto-administración de la rata está desconectado de la tubería de drogas, retirarse de la cámara y se colocan en la jaula.
  9. El día después de la última sesión de la auto-administración, los animales experimentan una preferencia de lugar condicionado (CPP) de prueba. El procedimiento es el mismo que el descrito para las mediciones de referencia (ver 7).
  10. * Datos de Evaluación: Un experimentador ciegos a las asignaciones de grupo determina la cantidad detiempo que los animales pasan en cada compartimiento de ver el vídeo para evaluar las entradas y salidas entre los compartimentos de un periodo de 15 minutos (a partir de 5 min después de la colocación en el aparato). El mismo procedimiento se utiliza para determinar la preferencia de línea de base y las puntuaciones de la prueba CPP.
  11. * Análisis de datos: Las diferencias entre las mediciones iniciales y acondicionamiento post-CPP resultados se utilizan para determinar los efectos de drogas acondicionado. Puntuaciones de diferencia se calcula restando la cantidad de tiempo invertido en el compartimiento de solución salina-emparejados de la cantidad de tiempo en el compartimiento de la droga durante la prueba de pares de CPP (número de segundos en el compartimiento de drogas pares) - (Número de segundos en solución salina pareados compartimiento). Los análisis estadísticos sobre los cambios calificación de diferencia desde el inicio a las sesiones de prueba se puede realizar para determinar los efectos de acondicionamiento de drogas.

Puntuaciones de CPP también se puede expresar como la diferencia porcentual puntuaciones CPP (%). En el presente estudio, la diferencia CPP% Resultado se calculó por primera vez por determinar el porcentaje de tiempo dedicado a cada cámara operante mediante la fórmula: (Hora de la droga (o solución salina) Cámara / Tiempo total en cada Cámara) * 100 =% de preferencias lugar acondicionado (CPP). El porcentaje de diferencia de puntuación se obtendrá mediante la fórmula: (Drug-emparejado%) - (solución salina emparejado%) =% CPP diferencia de puntuación.

Figura 1
Figura 1. Relación entre el consumo de cocaína y la preferencia de lugar condicionada análisis de Correlación de Pearson determinó una correlación positiva significativa entre el total de respuestas de la palanca de armado con la cocaína y% CPP diferencia de puntos para los animales que se habían autoadministrado la cocaína de ocho sesiones (por ejemplo, el grupo a largo plazo;. P <0,05), pero no para los animales en el grupo a corto plazo (por ejemplo, 4 sesiones de la cocaína). Rombos abiertos representan puntos de datos individuales de la cocaína a largo plazo (n = 9) y los círculos llenos representan la cocaína a corto plazo (n = 8) grupos. Que mejor se ajuste a las líneas son discontinuas a largo plazo, y sólida a corto plazo, los puntos de datos.

Discussion

Operante de drogas intravenosas de auto-administración y establecer procedimientos de acondicionamiento son modelos fiables y válidos para el estudio de las bases neurobiológicas de la dependencia de drogas y la adicción 1 2 3. Ambos métodos son ampliamente utilizados en la investigación preclínica abuso de drogas y son capaces de medir las propiedades reforzantes de las drogas de abuso 4. Sin embargo, ambos métodos tienen limitaciones que el nuevo aparato y el método que aquí se presenta mejora en 5.

Una desventaja importante de los procedimientos tradicionales de CPP es el modo no contingente de la administración del fármaco. Este modo de consumo de drogas tiene diferentes resultados conductuales y neuroquímicos de 6 autoadministración 7 8 9 10 11, y no es coherente con humanos que consumen drogas experiencias. Además, a diferencia de la administración del fármaco procedimientos de auto-, los paradigmas CPP no son capaces de medir los cambios progresivos en la motivación de las drogas como se refleja en el consumo de drogas aumentó, un punto de inflexión supuesto en el cambio de uso de drogas recreativas a la adicción a las drogas sin control. Sin embargo, la autoadministración de drogas comportamiento tiene sus limitaciones interpretativas, así. Por ejemplo, las tasas de respuesta se utilizan a menudo para deducir el valor de recompensa, pero puede ser directamente influenciado por los efectos motrices de la droga auto-administrada, independientemente de los efectos motivacionales de la droga. Además, el número de drogas refuerza las respuestas también puede ser influenciada por la presencia o ausencia de drogas asociadas con la perfusión estímulos 12.

La cocaína es conocido por ser de fácil auto-administrados por las ratas y producir robusta preferencias lugar acondicionado a una variedad de dosis y vías de administración 2 13 14. Los resultados del presente estudio apoyan los informes anteriores de los modelos de refuerzo de drogas. Además, una relación positiva significativa entre las respuestas de la palanca de armado de cocaína y las puntuaciones de CPP se determinó en el largo, pero no el grupo de la cocaína a corto plazo. Estos resultados sugieren que el condicionamiento lugar y auto-administración no son necesariamente isomorfos medidas de recompensa. Por ejemplo, es posible que después de la exposición a la cocaína CPP a corto plazo refleja la aguda propiedades de refuerzo generalmente visto con el uso inicial de drogas. Por otro lado, en ratas con una experiencia de más de cocaína, el consumo de cocaína escalada en correspondencia con los niveles crecientes de refuerzo condicionado puede indicar cambios progresivos en la sensibilidad a los fármacos o el incremento de los efectos de drogas gratificante en ciertas poblaciones.

Este método ha destacado la utilidad más allá de la evaluación de los efectos de refuerzo positivo de las drogas. Por ejemplo, no efectos de aversión de los medicamentos durante el uso inicial de drogas pueden surgir con la exposición al fármaco más (por ejemplo, las aversiones condicionadas a cabo, o CPA) y sería detectable mediante esta técnica. Las aplicaciones adicionales incluyen el potencial para la detección de las subpoblaciones más sensibles para el aprendizaje de cocaína señal asociativa, para evaluar la experiencia mediada por los cambios en los comportamientos motivados por cocaína, y para detectar duradera acondicionado drogas de efectos durante la abstinencia de drogas y / o el restablecimiento claves. En conclusión, este aparato y el enfoque es el tiempo y costo efectivo, se puede utilizar para examinar una amplia gama de temas relacionados con el abuso de drogas, y ofrece una mayor flexibilidad en el diseño experimental de CPP o los métodos de auto-administración solo.

Disclosures

No hay conflictos de interés declarado.

Acknowledgments

Nos gustaría agradecer a Leah McAleer por su apoyo en la realización de este experimento y su ayuda en la presentación del cartel de la Sociedad de 2009 para la celebración de la Neurociencia y la producción de este video, junto con Mohamed Abdalla y Allison Ahrens. También apreciamos Rosie Maddox, Chavana Rachel, y Ju Linda por su ayuda en la recopilación de datos y análisis para este experimento. Este proyecto fue apoyado por el NIH / NIDA subvención 3R01DA014640-05S1 (CLD), el Centro Waggoner sobre Alcohol y Adicciones de Investigación Jones de becas y NIH / NIAA Formación subvención AA07471 (AAF). De clorhidrato de cocaína fue proporcionada generosamente por el Inventario de Drogas del NIDA y Abastecimiento y Control.

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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