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Neuroscience

쥐에서 의약품 자체 관리하는 동안 초음파 Vocalizations 평가

doi: 10.3791/2041 Published: July 22, 2010

Summary

의약품 자기 관리 및 초음파 vocalizations는 (USV) 동물 행동 연구에 평가로 사용하지만, 거의 조합에 있습니다. 이 문서의 목적은 약물의 경험에 정서적인 반응을 평가하기 위해 약물 자기 관리 절차 도중에 녹음 USVs의 장점을 설명하는 것입니다.

Abstract

의약품 자기 관리 절차는 일반적으로 인간의 약물 남용, 중독과 재발과 관련된 행동 및 neurochemical 변화를 연구하는 데 사용됩니다. 행동 활동의 다양한 종류는 일반적으로 동물에 약물 동기 부여의 수단으로 활용하고 있습니다. 그러나 금욕적인 코카인 사용자의 약물 남용의 재발의 중요한 구성 요소는 종종 명백한 행동의 부재 발생으로 동물 모델에 어려운 "마약 갈망"입니다. 그러나, 그것은 쥐가에서 초음파 vocalizations (USVs)의 클래스 약물 관리, 약물 기대 심지어 약물 갈망하는 정서적인 반응에 대한 유용한 표지 될 수도 있습니다. 쥐는 전달 함수로 제공하고 주관적인 감정 상태를 표현하는 초음파 주파수에서 목소리를 내다. 여러 연구가 서로 다른 통화 주파수 범위가 부정과 긍정적인 감정 상태와 관련된 것으로 나타났습니다. 저주파 통화 ( "22 - kHz에서") 부정적인 감정 상태를 나타내는 반면, 예를 들어, 고주파 전화는 ( "50 - kHz에서") 긍정적인 영향을 미칠와 관련된 있습니다. 이 문서는 일상 코카인 자기 관리와 관련된 쥐 USVs을 평가하는 절차를 설명합니다. 이 절차를 위해, 우리는 이내 위치해 표준 단일 레버 operant 회의소를 활용 사운드 attenuating 코카인 자기 관리 세션 및 활용 초음파 마이크, 멀티 채널 레코딩 하드웨어와 USVs를 감지하고 분석하는 전문 소프트웨어 프로그램에 대한 상자를. USVs 측정 마약 가용성 과정과 전후의 쥐의 감격성을 반영하고 일반적으로 과세 약물 자기 관리 행동 데이터와 같은 레버 응답, 간 응답 간격 및 전위의 활동과 상호하실 수 있습니다. USVs 마약 상황 (예를 들어, 예상 USVs) 이전에 간격 도중 약물 멸종 재판 중에 평가 수 있기 때문에, 마약 기대와 마약 금욕과 관련된 영향을 미치는 변화도 확인할 수 있습니다. 또한, 단기 및 장기 약물 노출의 과정을 통해 USV의 변화를 결정하는 것은 정서 기능에 대한 약물 노출 효과의 자세한 해석을 제공할 수 있습니다.

Protocol

*= 중요 포인트

  1. 잘된 남성 스프 라그 - 돌리 쥐는 음식 보상 (; 바이오 - 서브, 프렌치, NJ 45 MG의 자당 알약)와 레버를 누르도록 훈련받습니다.
  2. * 정맥 카테터는 스테인리스 스틸 정맥 (프라스틱 원, VA)와 Silastic 튜브 밖으로 구성되어 있습니다. 쥐 마약 자기 관리를 허용하도록 경정맥 catheterization 수술을 받다. 수술 후 카테 테르 명백는 매일 0.9 %의 염분, 헤파린 및 Timentin 솔루션의 0.1 ML로 플러싱에 의해 유지됩니다.
  3. 코카인이 (니다 드럭 재고 및 공급 및 제어 프로그램, RTI 인​​터내셔널, 리서치 트라이앵글 파크, NC)이 실험에 사용된이 동물의 무게 (0.75 MG / ㎏ / 주입에 따라 적절한 선량 농도에서 isotonic 생리 식염수 (0.9 %)에 해산되었다 ) 때문에 각 분사가 0.1 ML 것을. 제어 동물 볼륨 / 주사 동일한에서 생리 식염수를 받았다.
  4. * 약물 자기 관리에 사용되는 장치는 주택과 자극 빛과 photobeams 3 세트를 갖춘 단일 레버 operant 실 (28 X 22 X 21cm)로 구성되어 있습니다. operant 챔버는 안에 보관되어 있습니다 큰 사운드 attenuating 실이 (의학 관련, 세인트 알반스, VT) 소음 및 밝은 외부 제한할 수 있습니다. 관리 세션 동안 동물은 정맥 살린 코카인 용액 (0.75 MG / ㎏ / 주입) 또는 멸균 중 하나를 포함하는 전동 펌프 (Razel 과학 계측기, 모델, 세인트 알반스, VT)에 장착된 주사기에 튜브를 통해 연결되었습니다 . 각 레버 프레스 후, 레버 위에 자극 라이트 조명 그리고 코카인이나 생리는 6 초 주입 시간이 지남에 따라 관리합니다. 전위의 활동 photobeam 중단의 숫자로 평가합니다. 약물 자체 관리 프로그램을 제어하고, 행동 반응 (예, 레버 반응과 전위의 활동) 메드 PC 소프트웨어 (메디컬 어소)를 갖춘 메디컬 펜티엄 컴퓨터를 사용하여 기록됩니다.
  5. * 감지하고 USVs, 초음파 마이크, 데이터 수집 하드웨어, 레코딩 소프트웨어 (Avisoft의 Bioacoustics, 베를린, 독일) 및 PC 컴퓨터 시스템을 기록하기 위해이 필요합니다. 에 대한 현재 실험, 초음파 마이크 (주파수 응답 범위 = 10 - 100 - kHz에서)은 안전 operant 챔버의 중앙에 탑재하고 있습니다. 마이크는 operant 챔버 밖으로 위치하고 있으며 녹음이 PC 컴퓨터 시스템 (델 Optiplex GX270, 윈도우 XP 프로 페셔널, 인텔 (R) 펜티엄 (R) 4 CPU, 2.60 GHz의에 수집되는 데이터 수집 하드웨어 (Avisoft - Ultrasoundgate)에 연결되어 있습니다 1기가바이트 RAM)은 레코더 멀티 채널 레코딩 소프트웨어 (Avisoft의 Bioacoustics)를 사용합니다.
  6. 다음과 같이 * 각 약물 self-administration/USV 기록 세션 진행 :
    1. 동물 부드럽게 자신의 홈 케이지 밖으로 촬영하고 그 내재하는 정맥 카테터는 가능한 카테 테르의 오작동을 감지 heparinized 생리 식염수의 0.05 ML로 플러시됩니다.
    2. * 고양이는 자기 관리 세션 동안 약물 또는 차량 중 관리를 허용하는 operant 챔버에 장착된 회전에 연결되어 있습니다. 동물은 부드럽게 operant 챔버에 배치되며 문은 조용히 폐쇄됩니다. 약물 자기 관리 프로그램 (메드 PC)와 USV 기록 소프트웨어 (레코더) 두 개의 개별 컴퓨터 시스템에 있습니다. 따라서, USV 감지와 operant 챔버 내에서 동작을 연결하기 위하여, 두 프로그램 (예, 컴퓨터의 위치에 따라 두 사람이해야 할 수도 있습니다) 동시에 시작해야합니다.
    3. 지속적으로 세션에 걸쳐 * 개인 USVs이 기록되며 시간 스탬프. operant 챔버 내에서 이벤트를 제어 및 녹화 MedPC 프로그램은 어떤 사양을 작성하실 수 있습니다. MedPC 프로그램이 자동으로 세션의 끝에 닫습니다. USV 녹음 USV 녹음 - 전용 컴퓨터 시스템에 수동으로 중지해야합니다.
    4. 0.05 ML 마약 잔여물에서 카테터을 취소 생리 heparinized와 세션이 끝날 때, 동물은 부드럽게, operant 벗어나는 촬영하는 회전에서 연결이 끊긴 및 플러시.
  7. * 물류 목적을 위해, 우리는 USV 분석 (델 Optiplex 745, 윈도우 XP 프로 페셔널, 인텔 (R) 코어 (TM) 2 CPU, 2.40 GHz의, 2기가바이트 RAM)에 대한 별도의 컴퓨터 시스템을 사용하지만, 분석 소프트웨어는 또한 수 레코딩 소프트웨어와 같은 컴퓨터 시스템에 설치되어 있어야합니다. USV 분석은 정확성을 보장하기 위해 신중하게 수행해야합니다 :
    1. * SASLab 프로 분석 소프트웨어 (Avisoft의 Bioacoustics, 베를린, 독일)는 기록 USVs 볼과 spectogram에 표시되는 인간의 경험에 대해 청취 수 있습니다.
    2. * 사용 가능한 구성 설정을 사용하여 결과 spectogram는 개별 환경 설정을 수정할 수 있습니다. 또한, 낮은 주파수 (예 : operant 실의 팬에 의해 생성된)에서 배경 잡음은 소​​프트웨어가 자동으로 spectogram에 주파수 이상의 소리를 감지할 수 있도록 도려 수 있습니다. 이러한 기능은 데이터 분석에 도움이으로 짧고 빠른 소리 파일이 평가함으로써.
    3. USVs 같은 주파수에서 배경 잡음은 때로는 스펙트럼에서 발견됩니다. 소리 파일. WAV 파일로 기록되기 때문에, 연구자들은 배경 잡음의 USVs을 확인하고 차별화하기 위해 평가하는 동안 사운드 파일들을 필요합니다.
    4. * 분석 소프트웨어는 이러한 호출 주파수, 대역폭, 기간 및 배출 USV의 정확한 시간과 같은 매개 변수와 함께 Excel 파일을 만들 수 있습니다. 마약 자기 관리되기 전에 또는 그 이후 후자는 정확한 시간 USVs의 상관 관계 수 있습니다. 이것은 USVs이 실험 절차를 수행하는 동안 특정 인스턴스에서 쥐의 감정적인 응답의 실시간 측정으로 사용할 수 있습니다.

대표 결과 :

그림 1
그림 1 :. 22 kHz에서 범위 USV의 Spectogram 디스플레이는 22 kHz에서 범위의 긴 통화는 aversive의 자극과 함께 elicited이며, 부정적인 감정 상태를 반영하기 위해 생각하고 있습니다.

그림 2
그림 2 : 50 - kHz에서 제품 USVs의 Spectogram 표시 짧은 "평면"와 "주파수 변조"50 kHz에서 USVs은 기대와 코카인 자기 관리를하는 동안 elicited 수 있습니다.. 그들은 긍정적인 영향을 미칠와 관련된 있습니다.

그림 3
그림 3 :. 코카인에서 비롯된 50 kHz에서 범위 USVs 그래프는 코카인 자기 관리의 5 일째 대표 쥐의 자기 관리 코카인 주사 (0.75 MG / ㎏ / inj) 이전과 이후 elicited USVs (10 초 용기)을 모습 세션. 즉시 operant 챔버 내에 배치 후 이전 코카인 상황에, 코카인 - 예상 USVs이 elicited되었으며 자체 관리하는 동안, 코카인에서 비롯된 USVs가 방출되었다.

Discussion

쥐는 사회적 전달 기능을 제공하고 주관적인 감정 상태의 1,2을 표현하는 초음파 주파수에서 목소리를 내다. 22 - kHz에서의 USVs 그러한 footshock의 단서, 육식의 존재, aversive 마약과 사회 패배 2,3로 불안과 고통의 원인이 이벤트에 의해 트리거됩니다. 따라서 이러한 일반적으로 긴 USVs (> 0.3s)은 동물의 부정적인 영향을 미치는 상태를 나타내는 것으로 생각되고 있습니다. 반대로, 짧은 50 kHz에서 제품 USVs (> 0.3s)가 같은 먹이, 교미 및 사회 놀이와 같은 긍정적인 조우의 기대 중 및 방출하고 있으며, 따라서 동물 2,4의 긍정적인 감정 상태로 연결되어있다. 이 전화는 또한 dopaminergic 시스템 5 활성화와 관련된 이벤트를 강화와 관련된되었습니다. 예를 들어, 50 - kHz에서 USVs가 코카인 6 또는 D - 암페타민 7 이전 남용 8-10의 약물과 결합하여 환경의 체계적인 주사에 의해 elicited되었습니다 증가했습니다.

그것은 설치류의 전위의 활동 증가가 향상된 동기를 부여하고 행동 appetitive 11-14 관련된 것을 제안했습니다. 그러나,이 관계는 최대한 간접적이다. 특정 주파수의 USVs의 출현과 지속성을 공부함으로써, 약물 경험의 다양한 측면의 감정 효과에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다.

이 실험 설정에서, 우리는 약물 자체 관리 세션 전과 도중에 바로 USV 기록을 수집했습니다. 이것은 우리 방금 전에 세션의 시작이 아닌 약물 간격 동안 약물 기대의 개발을 검토하고 USVs에서 코카인의 직접적인 효과를 평가할 수있었습니다. 약물 자기 관리 방법 쥐 직접 자신의 마약 흡입 수준의 동물 관리 및 약물 관리의 타이밍과 주파수의 정확한 기대를 개발할 수 있습니다. 결과적으로,이 세션 동안 감지 USVs 약물 전달의 정확한 기대를 반영합니다. 또한, USVs는 실험자 - 관리 의약품을받을 쥐에서, 그리고 마약 멸종 재판 중에 이전에 약물 상황 (예를 들어, 예상 USVs)에 간격 동안 평가 수 있습니다. 따라서, 마약 기대가 아닌 우발적인 약물 관리 및 약물 금욕과 관련된 영향을 미치는 변화도 확인할 수 있습니다. - 단기 및 장기 약물 노출의 과정을 통해 USV 변화 분석 정서 기능에 대한 약물 노출 효과의 자세한 해석을 제공할 수 있습니다.

약물 자기 관리 실험 이외에 operant 실에서 USV 레코딩은 같은 알코올 음주, 식품 강화, 그리고 공포 컨디셔닝 및 멸종 절차로 보상하거나 혐오와 관련된 다른 행동 조작, 다양한으로도 사용할 수 있습니다.

중요 방법 론적 세부 사항

MedPC 소프트웨어가 정확하게 같은 레버 가용성 및 조명 조건으로 실험 조건을, 조작하는 데 사용할 수 있기 때문에 USV 기록 및 분석과 함께 그 사용 약물 관련 큐 프레 젠 테이션의 감정 효과 (즉, 밝은 프레 젠 테이션 또는 기타 감각 자극)를하고 있습니다 약물 섭취의 직접 효과는 확인할 수 있습니다. 따라서, 자기 관리 절차 및 USV 레코딩의 타임 라인을 중복하기 위해, 그것은 두 소프트웨어 프로그램 (예 : MedPC 및 레코더) 각 세션의 시작 동시에 활성화되는 중요합니다.

여러 동물이 동시에 하나의 컴퓨터 시스템에서 실행하는 경우 USV 데이터를 (예, 10 분 사운드 파일이 약 250메가바이트 필요) 저장하는 데 필요한 디지털 공간의 엄청난 금액으로 인해주의가 이동해야합니다. 기록 오류를 방지하려면, 녹음 컴퓨터 시스템의 RAM 크기는 (1-2기가바이트) 실질적으로있을 필요합니다. 레코딩 오류를 줄일 수있는 다른 방법은 기록 및 / 또는 한 번에 실행 동물의 수를 줄일 동안 USV 해상도를 낮추는 있습니다. 또한, 연구자가 실험 절차 전반에 걸쳐 데이터 수집의 모든 측면을 철저히하는 것이 중요합니다. 예를 들어, 하드 드라이브에 녹화 데이터의 대량의 축적은 일시 중지 USV 녹음 프로그램을 일으킬 수 있습니다. 이 경우, 녹화 프로그램이 다른 행동 조치 USVs의 USV 데이터 및 데 - 동기화의 손실을 피하기 위해 즉시 재시작해야합니다.

환경 조건 USV 전화에 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 낯선 사람에 의해 터치는 실험 조건에 혐오감으로 착각 될 수 부정적 22 kHz에서 전화를 방출하는 동물을 일으킬 수 있습니다. 따라서, 이전 실험 조작에 집중 처리 행동 실험의 중요한 측면이다. 가능하다면 또한, 이후 소설 환경도 아닌 특정 USV 호출을 이끌어내는 수 동물 테스트 환경에 길들여해야합니다.

Disclosures

관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.

Acknowledgments

이 작품은 NIH 보조금 RO1DA014640 및 3R01DA014640 - 05S1, 텍사스 부사장 연구 사무소 (CLD),니다 약물 공급 프로그램의 대학과 텍사스 대학의 알코올에 대한 웨고너 센터 및 중독 연구 브루스 존스 대학원 원정대 (EYM)에 의해 재정 지원을했습니다 . 우리는 USV 데이터 분석에서 도움 리아 맥앨이어, 모하메드 Abdalla, Neha Thakore, 바이런 박스 데일, 티파니 구엔, 티엔 티엔, 헌터 오웬, Proy Phongsawad, 헬렌 리드, 레이첼 Chavana, 린다 주와 로지 매독스 감사드립니다.

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
Avisoft-UltraSoundGate 416H Avisoft BioAcoustics Part #34163
Ultrasonic microphones Avisoft BioAcoustics Part #40011
Avisoft-RECORDER Software Avisoft BioAcoustics Part #10302
Avisoft-SASLab Software Avisoft BioAcoustics Part #10101
PC Computer for USV recording Dell
PC Computer for USV data analyses Dell
Cocaine RTI International

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References

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쥐에서 의약품 자체 관리하는 동안 초음파 Vocalizations 평가
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Maier, E. Y., Ma, S. T., Ahrens, A., Schallert, T. J., Duvauchelle, C. L. Assessment of Ultrasonic Vocalizations During Drug Self-administration in Rats. J. Vis. Exp. (41), e2041, doi:10.3791/2041 (2010).More

Maier, E. Y., Ma, S. T., Ahrens, A., Schallert, T. J., Duvauchelle, C. L. Assessment of Ultrasonic Vocalizations During Drug Self-administration in Rats. J. Vis. Exp. (41), e2041, doi:10.3791/2041 (2010).

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