Summary
المخدرات من الإدارة الذاتية والالفاظ بالموجات فوق الصوتية (USV) تستخدم في عمليات تقييم السلوكية البحوث الحيوانية ، ولكن نادرا ما في الجمع. والغرض من هذه المقالة هو وصف مزايا USVs تسجيل خلال إجراءات الإدارة الذاتية للمخدرات لتقييم الاستجابات العاطفية لتجربة المخدرات.
Abstract
ويشيع استخدام المخدرات الادارة الذاتية إجراءات لدراسة التغيرات الكيميائية العصبية والسلوكية المرتبطة الإنسان إدمان المخدرات وتعاطيها والانتكاس. وتستخدم عادة أنواعا مختلفة من النشاط السلوكي وتدابير التحفيز المخدرات في الحيوانات. ومع ذلك ، عنصرا حاسما من الانتكاس تعاطي المخدرات في متعاطي الكوكايين ممتنعين هو "الرغبة المخدرات" ، وهو نموذج من الصعب على الحيوانات ، كما يحدث غالبا في غياب السلوكيات العلنية. ومع ذلك ، فمن الممكن أن فئة من الالفاظ بالموجات فوق الصوتية (USVs) في الفئران قد يكون مؤشرا مفيدا لاستجابات عاطفية الى ادارة المخدرات ، والمخدرات ، وتحسبا شغف حتى المخدرات. الفئران في نطق ترددات الموجات فوق الصوتية التي تخدم بوصفها وظيفة على إتصال والتعبير عن الحالات العاطفية الذاتية. وقد أظهرت العديد من الدراسات التي ترتبط مختلف نطاقات التردد اتصال مع الحالات العاطفية السلبية والإيجابية. على سبيل المثال ، ترتبط المكالمات عالية التردد ("50 كيلوهرتز") مع تأثير ايجابي ، في حين يدعو التردد المنخفض ("22 كيلوهرتز") تمثل حالة سلبية عاطفية. توضح هذه المقالة إجراء لتقييم USVs الفئران المرتبطة الكوكايين اليومية الإدارة الذاتية. لهذا الإجراء ، استخدمت معيار واحد ، ونحن رافعة غرف استثابي مقرها داخل مربعات المخففة للصوت لدورات الإدارة الذاتية الكوكايين والميكروفونات بالموجات فوق الصوتية المستخدمة ، متعدد القنوات للأجهزة تسجيل والبرامج المتخصصة لاكتشاف وتحليل USVs. تعكس القياسات USVs الانفعالية من الفئران قبل وأثناء وبعد توافر المخدرات ويمكن ربطها مع البيانات المقررة عادة الادارة الذاتية المخدرات الاستجابات السلوكية رافعة من هذا القبيل ، في جملة فترات الاستجابة والنشاط الحركي. منذ يمكن تقييمها خلال فترات USVs قبل توافر المخدرات (على سبيل المثال ، USVs الاستباقية) ، وأثناء المحاكمات الانقراض المخدرات ، يمكن أيضا تؤثر التغيرات في المرتبطة تحسبا المخدرات والامتناع عن المخدرات يتم تحديدها. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تحديد التغييرات USV على مدى قصير والتعرض للمخدرات على المدى الطويل تقديم تفسير أكثر تفصيلا من آثار التعرض للمخدرات على أداء العاطفية.
Protocol
*= نقاط مهمة
- مدربون جيدا التعامل مع الذكور سبراغ داولي الفئران للضغط على ذراع مع مكافأة الغذائية (45 ملغ الكريات السكروز ؛ بيو سيرف ، Frenchtown ، ونيو جيرسي).
- * القسطرة هي التي شيدت في الوريد من الفولاذ المقاوم للصدأ قنية (بلاستيك واحد ، VA) وأنابيب Silastic. الفئران الخضوع لإجراء قسطرة الوريد الجراحية للسماح المخدرات الإدارة الذاتية. بعد الجراحة ، ويتم الاحتفاظ سالكية القسطرة من خلال تنظيف يومية مع 0.1 مل من المياه المالحة 0.9 ٪ ، والحل Timentin الهيبارين.
- تم حل المستخدمة في هذه التجربة في محلول ملحي متساوي التوتر (0.9 ٪) في تركيزات الجرعة المناسبة وفقا لأوزان الحيوانات (0.75 ملغم / كغم / الحقن ؛ الكوكايين (RTI الدولية والبحوث المثلث بارك ، NC NIDA الجرد المخدرات والتموين وبرنامج التحكم) ) بحيث كان كل حقن 0.1 مل. تلقى الحيوانات السيطرة محلول ملحي في نفس الحجم / الحقن.
- * وأجهزة تستخدم في الإدارة الذاتية للمخدرات وتتألف من غرفة واحدة رافعة استثابي (28 × 22 × 21 سم) مجهزة أضواء البيت والتحفيز و3 مجموعات من photobeams. يقع داخل الغرفة استثابي أكبر المخففة للصوت الغرفة (ميد المرتبطين بها ، سانت البانز ، VT) للحد من خارج الضجيج والضوء. خلال الدورات الإدارة ، وتم توصيل الوريد الحيوانات عبر الأنابيب إلى حقنة شنت على المضخات التي تعمل بالكهرباء (Razel الآلات العلمية ، الموديل A ، وسانت البانز ، VT) تتضمن إما حل الكوكايين (0.75 ملغم / كغم / الحقن) أو العقيمة المالحة . بعد كل الصحافة رافعة ، التحفيز على ضوء ينير فوق ذراع وتدار الكوكايين أو المالحة على مدى فترة زمنية التسريب 6 ثوانى. ويتم تقييم النشاط الحركي حيث بلغ عدد الانقطاعات photobeam. يتم التحكم في المخدرات برنامج الإدارة الذاتية ، ويتم تسجيل الاستجابات السلوكية (مثل الردود والنشاط الحركي رافعة) باستخدام جهاز كمبيوتر بنتيوم ميد مجهزة ميد برمجيات الكمبيوتر (ميد شركاه).
- * هناك حاجة لاكتشاف وتسجيل USVs ، الميكروفونات بالموجات فوق الصوتية ، والبيانات اقتناء الأجهزة والبرمجيات التسجيل (علم الصوتيات الحيوية Avisoft ، برلين ، ألمانيا) ، وأنظمة الحاسب الآلي PC. ليتم تحميلها بشكل آمن التجربة الحالية ، الميكروفونات بالموجات فوق الصوتية (تردد النطاق ردا = 10 - 100 - كيلوهيرتز) في وسط دائرة من الدوائر استثابي. يتم توصيل مكبرات الصوت إلى الأجهزة الحصول على البيانات (Avisoft - Ultrasoundgate) الموجود خارج الغرفة استثابي ويتم جمع التسجيلات على جهاز كمبيوتر نظام الكمبيوتر (ديل GX270 OPTIPLEX أو Windows XP Professional ، وإنتل (R) بنتيوم (R) 4 CPU ، 2.60 غيغاهرتز ، 1 GB RAM) باستخدام RECORDER متعدد القنوات تسجيل البرمجيات (علم الصوتيات الحيوية Avisoft).
- * في كل تسجيل عائدات المخدرات self-administration/USV الدورة على النحو التالي :
- تؤخذ برفق خارج قفص الحيوانات وطنهم ويتم مسح هذه القسطرة الوريدية سكنى مع 0.05 مل من محلول ملحي heparinized قسطرة للكشف عن الأعطال المحتملة.
- * ترتبط الفئران إلى قطب التي شنت على غرفة استثابي تسمح إما المخدرات أو مركبة الادارة خلال دورات الإدارة الذاتية. توضع الحيوانات برفق الى غرفة استثابي ، وتغلق الأبواب بهدوء. الدواء الادارة الذاتية برنامج (ميد PC) وبرنامج تسجيل USV (RECORDER) هي على اثنين من أنظمة كمبيوتر منفصل. لذلك ، من أجل أن تكون قادرة على ربط السلوكيات داخل غرفة استثابي مع الكشف USV ، سواء البرامج تحتاج إلى أن تبدأ في وقت واحد (على سبيل المثال ، قد تحتاج شخصين اعتمادا على الموقع من أجهزة الكمبيوتر).
- * يتم تسجيل USVs الفردية والوقت مختومة بشكل مستمر طوال الدورة. يمكن كتابة برنامج MedPC السيطرة وتسجيل الأحداث داخل غرفة استثابي إلى أي مواصفات. برنامج MedPC يغلق تلقائيا في نهاية الدورة. تسجيل USV يحتاج إلى توقف يدويا على نظام تسجيل مخصص - USV الكمبيوتر.
- في نهاية الدورة ، وتؤخذ برفق الحيوانات الى خارج القاعة استثابي وفصله عن جهاز الدوران ومسح مع 0.05 مل heparinized المالحة لمسح القسطرة من بقايا المخدرات.
- * لأغراض لوجستية ، استخدمنا نظام كمبيوتر منفصلة لتحليلات USV (ديل OPTIPLEX 745 أو Windows XP Professional ، وإنتل (R) كور (TM) ، 2 وحدة المعالجة المركزية ، 2.40 جيجاهرتز ، 2 جيجابايت من ذاكرة الوصول العشوائي) ، ولكن تحليل البرمجيات يمكن أيضا أن تكون تثبيت على نظام الكمبيوتر نفس البرنامج التسجيل. يجب إجراء تحليلات USV بعناية لضمان دقة :
- * SASLab برو تحليل البرمجيات (علم الصوتيات الحيوية Avisoft ، برلين ، ألمانيا) يسمح للUSVs سجلت لتكون مرئية ومسموعة لالمجربون الإنسان المعروضة في spectogram.
- * استخدام إعدادات التكوين المتاحة ، ويمكن تعديل spectogram الناتجة عن الأفضليات الفردية. بالإضافة ، يمكن خفض ضجيج الخلفية في الترددات المنخفضة (على سبيل المثال ، التي تم إنشاؤها بواسطة مروحة من الغرف استثابي) من السماح لبرنامج للكشف عن الأصوات تلقائيا سبق أن تردد في spectogram. هذه الوظائف المساعدة في تحليل البياناتعلى النحو الذي جعل الملفات الصوتية أقصر وأسرع لتقييم.
- يتم الكشف عنها أحيانا ضجيج الخلفية في نفس الترددات USVs في الطيفية. منذ تسجل الملفات الصوتية و. ملفات WAV ، الباحث يحتاج إلى الاستماع إلى ملفات الصوت أثناء التقييم لتأكيد والتفريق USVs من الضوضاء في الخلفية.
- * ويمكن للبرنامج تحليل إنشاء ملفات Excel مع معلمات مثل الترددات الدعوة وعرض النطاق الترددي ، والمدة ، والوقت المحدد للUSV المنبعثة. هذا الأخير يسمح للارتباط USVs إلى الوقت المحدد قبل أو بعد المخدرات ذاتيا. وهذا يسمح لاستخدامها USVs الوقت الحقيقي القياسات استجابة الفئران العاطفي في حالات معينة أثناء إجراء التجارب.
ممثل النتائج :
الشكل 1 : Spectogram عرض لمجموعة USV 22 كيلوهرتز وأثار دعوات لونغ في نطاق 22 كيلو هرتز بالتزامن مع المثيرات مكره ويعتقد أن يعكس حالة سلبية عاطفية.
الشكل 2 : عرض Spectogram من 50 كيلوهرتز USVs قصيرة "مسطح" وأثار "تردد التضمين" 50 كيلوهرتز USVs تحسبا والكوكايين خلال الإدارة الذاتية. المقترنة بها تؤثر إيجابيا.
الشكل 3 : ناتجة عن تعاطيه الكوكايين 50 كيلوهرتز USVs مجموعة رسم بياني يصور USVs (10 ثوانى صناديق) انتزع قبل وبعد حقن الكوكايين ذاتيا (0.75 ملغم / كغم / ينج) في الفئران ممثل في يوم 5 من الكوكايين الادارة الذاتية الدورات. مباشرة بعد وضع داخل غرفة استثابي وقبل توافر الكوكايين ، كانت أثارت الكوكايين الاستباقي USVs وخلال الإدارة الذاتية ، وكانت تنبعث من صنع الكوكايين USVs.
Discussion
الفئران في نطق ترددات الموجات فوق الصوتية التي تخدم وظيفة اجتماعية وعلى إتصال والتعبير عن ذاتي 1،2 الحالات العاطفية. يتم تشغيل 22 كيلوهرتز USVs من الأحداث التي تسبب القلق والضيق ، مثل العظة footshock ، فإن وجود الحيوانات المفترسة ، والمخدرات ، ومكره هزيمة 2،3 الاجتماعية. لذلك ، ويعتقد أن هذه USVs طويلة عادة (> 0.3s) لتمثيل دولة من تأثير سلبي على الحيوانات. على العكس ، وتنبعث أقصر 50 كيلوهرتز USVs (> 0.3s) أثناء وتحسبا لقاءات إيجابية ، مثل التزاوج ، والتغذية واللعب الاجتماعي ، وبالتالي قد ارتبطت دولة عاطفي ايجابي من الحيوان 2،4. كما تم هذه المكالمات المرتبطة يعزز الأحداث المتصلة تفعيل نظام الدوبامين 5. على سبيل المثال ، زادت 50 كيلو هرتز تم USVs التي تسببها الحقن المنتظم للكوكايين 6 أو 7 د المنشطات والبيئات المقترنة سابقا مع المخدرات من تعاطي 80-10.
وقد اقترح أن يزيد في النشاط الحركي لدى القوارض تتصل تعزيز الدافعية والسلوك مشهي 11-14. ومع ذلك ، هذه العلاقة غير المباشرة على النحو الأفضل. من خلال دراسة نشوء واستمرار USVs للترددات معينة ، فمن الممكن لاكتساب المعرفة إلى تأثيرات عاطفية لمختلف جوانب تجربة المخدرات.
في هذا الإعداد التجريبية ، وقمنا بجمع تسجيلات USV على الفور قبل وأثناء دورات الإدارة الذاتية للمخدرات. هذا يسمح لنا لدراسة تطور توقع المخدرات خلال الفترة الفاصلة غير المخدرات فقط قبل بدء الدورة ، وتقييم الآثار المباشرة من الكوكايين على USVs. الدواء الادارة الذاتية الأسلوب يسمح للسيطرة على الفئران مباشرة في تناول الأدوية الخاصة بالحيوانات وتطوير مستويات توقعات دقيقة للتوقيت ووتيرة إعطاء الدواء. نتيجة لذلك ، USVs الكشف خلال هذه الجلسات تعكس توقعات دقيقة لتسليم المخدرات. بالإضافة ، يمكن تقييم USVs خلال فترات سابقة لتوافر المخدرات (على سبيل المثال ، USVs الاستباقي) في الفئران التي كانت تتلقى المجرب تديرها المخدرات ، وأثناء المحاكمات الانقراض المخدرات. ولذلك ، يمكن أيضا تؤثر التغيرات في المرتبطة الترقب ، وإدارة المخدرات المخدرات غير المملوكة والامتناع المخدرات يتم تحديدها. ويمكن تحليل التغيرات USV على مدى التعرض للمخدرات قصيرة الأجل وطويلة الأجل تقديم تفسير أكثر تفصيلا من آثار التعرض للمخدرات على أداء العاطفية.
بالإضافة إلى تجارب الإدارة الذاتية للمخدرات ، ويمكن أيضا USV التسجيلات في غرف استثابي استخدامه لمجموعة متنوعة من المعالجات السلوكية الأخرى المرتبطة مكافأة أو النفور ، مثل شرب الخمر ، وتعزيز المواد الغذائية ، وتكييف الإجراءات الخوف والانقراض.
المنهجية تفاصيل مهمة
حيث يمكن استخدام البرنامج لمعالجة MedPC بدقة الظروف التجريبية ، مثل توافر رافعة وظروف الإضاءة ، واستخدامه في تركيبة مع تسجيل USV والتحليلات يسمح الآثار العاطفية للعروض المخدرات المرتبطة جديلة (أي ضوء العروض أو المحفزات الحسية الأخرى) و على أن تحدد التأثيرات المباشرة لتناول المخدرات. لذلك ، لضمان تداخل الجداول الزمنية للإجراءات الإدارة الذاتية والتسجيلات USV ، فمن الأهمية بمكان أن يتم تنشيط كل من البرامج (على سبيل المثال ، وMedPC RECORDER) في وقت واحد في بداية كل دورة.
نظرا لكمية هائلة من الفضاء الرقمي اللازمة لتخزين البيانات USV (على سبيل المثال ، ملف الصوت لمدة 10 دقائق تقريبا يتطلب 250 ميغابايت) ، يجب اتخاذ الحذر عند الحيوانات يتم تشغيل متعددة على نظام كمبيوتر واحد في نفس الوقت. لتجنب أخطاء التسجيل ، وحجم ذاكرة الوصول العشوائي للنظام تسجيل يحتاج الكمبيوتر أن تكون كبيرة (1-2 GB). طرق أخرى لتقليل الأخطاء تسجيل تشمل خفض القرار خلال USV / وتسجيل أو تقليل عدد الحيوانات تشغيلها في وقت واحد. بالإضافة إلى ذلك ، فمن المهم أن يقظة الباحث لجميع جوانب جمع البيانات في جميع أنحاء الإجراء التجريبي. على سبيل المثال ، قد تراكم كمية كبيرة من تسجيل البيانات على القرص الصلب تتسبب في برنامج تسجيل USV إلى وقفة. في هذه الحالة ، فإن برنامج تسجيل بحاجة إلى إعادة فورا لتجنب فقدان البيانات USV وبحكم التزامن ، من USVs مع تدابير سلوكية أخرى.
قد تؤثر الظروف البيئية USV الاستدعاء. على سبيل المثال ، يمكن أن تعمل باللمس عن طريق غير مألوف الإنسان إلى الحيوان يسبب تنبعث السلبية 22 كيلوهرتز المكالمات ، التي يمكن أن يكون مخطئا والنفور في ظروف تجريبية. ولذلك ، ومعالجة مكثفة قبل التلاعب التجريبية هو جانب هام من التجارب السلوكية. بالإضافة إلى ذلك ، بيئات الرواية منذ تجلب أيضا غير محددة تدعو USV ، ينبغي اعتادوا الحيوانات لاختبار البيئة إذا أمكن ذلك.
Disclosures
الإعلان عن أي تضارب في المصالح.
Acknowledgments
وقد تم تمويل هذا العمل عن طريق المنح والمعاهد الوطنية للصحة RO1DA014640 3R01DA014640 05S1 ، وجامعة تكساس للبحوث مكتب نائب الرئيس (CLD) ، النداء برنامج التموين للمخدرات ، وجامعة تكساس اجنر مركز أبحاث الكحول والادمان بروس جونز زمالة دراسات عليا (EYM) . نشكر ليا McAleer ، وعبد الله محمد ، Thakore نيها ، باركسدال بايرون ، ونغوين تيفاني ، تيان تيان ، أوين هنتر ، Phongsawad Proy ، ريد هيلين ، Chavana راشيل ، جو ليندا ومادوكس روزي قدموه من مساعدة في تحليل البيانات USV.
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 |
References
- Brudzynski, S. M. Communication of adult rats by ultrasonic vocalization: biological, sociobiological, and neuroscience approaches. ILAR J. 50 (1), 43-43 (2009).
- Knutson, B., Burgdorf, J., Panksepp, J. Ultrasonic vocalizations as indices of affective states in rats. Psychol Bull. 128 (6), 961-961 (2002).
- Wohr, M., Schwarting, R. K. Maternal care, isolation-induced infant ultrasonic calling, and their relations to adult anxiety-related behavior in the rat. Behav Neurosci. 122 (2), 310-310 (2008).
- Knutson, B., Burgdorf, J., Panksepp, J. Anticipation of play elicits high-frequency ultrasonic vocalizations in young rats. J Comp Psychol. 112 (1), 65-65 (1998).
- Burgdorf, J., Panksepp, J. The neurobiology of positive emotions. Neurosci Biobehav Rev. 30 (2), 173-173 (2006).
- Mu, P. Repeated cocaine exposure induces sensitization of ultrasonic vocalization in rats. Neurosci Lett. 453 (1), 31-31 (2009).
- Ahrens, A. M. Repeated intravenous amphetamine exposure: rapid and persistent sensitization of 50-kHz ultrasonic trill calls in rats. Behav Brain Res. 197, 205-205 (2009).
- Burgdorf, J. Neurobiology of 50-kHz ultrasonic vocalizations in rats: electrode mapping, lesion, and pharmacology studies. Behav Brain Res. 182 (2), 274-274 (2007).
- Knutson, B., Burgdorf, J., Panksepp, J. High-frequency ultrasonic vocalizations index conditioned pharmacological reward in rats. Physiol Behav. 66 (4), 639-639 (1999).
- Anagnostaras, S. G., Schallert, T., Robinson, T. E. Memory processes governing amphetamine-induced psychomotor sensitization. Neuropsychopharmacology. 26 (6), 703-703 (2002).
- Ferrario, C. R. Neural and behavioral plasticity associated with the transition from controlled to escalated cocaine use. Biol Psychiatry. 58 (9), 751-751 (2005).
- Flagel, S. B., Robinson, T. E. Quantifying the psychomotor activating effects of cocaine in the rat. Behav Pharmacol. 18 (4), 297-297 (2007).
- Pierce, R. C., Kalivas, P. W. Locomotor behavior. Curr Protoc Neurosci. Chapter 8 (Unit 8), 1-1 (2007).
