Summary
Bu protokolde güçlendiricidir bir fare gibi duyusal uyaranlar kullanılarak edimsel öğrenme yöntemi açıklar. Bu, önceden herhangi bir eğitim ya da gıda kısıtlama gerektirir ve onu motive davranış, gıda olarak farmakolojik veya doğal bir güçlendiricidir kullanımı olmadan çalışma sağlar.
Abstract
Edimsel yöntemler motive davranış çalışma için güçlü davranışsal araçlardır. Bu 'öz-yönetim' yöntemleri yüksek yapı geçerliliği nedeniyle uyuşturucu bağımlılığı araştırma yaygın olarak kullanılmaktadır. Edimsel çalışmalar, bağımlılık sürecinin çeşitli yönleri preklinik araştırma için bir araç sağlar. Örneğin, akut takviye (ilaç ve ilaç dışı) mekanizmaları, öz-yönetim davranışı 1-6 etkilemek için bir moleküler hedef yeteneği belirlemek için farmakolojik veya genetik araçları kullanılarak test edilebilir . Ayrıca, ilaç veya yiyecek arayan davranışları, birincil güçlendiricidir yokluğunda okudu ve bu süreci bozmak için farmakolojik bileşikler yeteneği 3 bağımlılığı tedavisi için yararlı olabilir moleküler hedefleri ve bileşiklerin, keşif için bir preklinik model olabilir 7-9. Bir sorun fare intravenöz ilaç öz-yönetim çalışmaları gerçekleştirirken, teknik zorluk kateter açıklık sürdürmenin. Bu deneylerde Aşınma oranları yüksektir ve% 40 veya daha yüksek 10-15 ulaşabilirsiniz. Öz-yönetim ile ilgili başka bir ilaç genel bir sorun, güçlendiricidir farmakolojik kaynaklanan etkileri belirli davranışlar üretmek seçici. Örneğin, takviye ve nörolojik etkiler psikostimülanların ölçümü, psikomotor etkileri eleştirilmiştir olabilir. Gıda takviye Edimsel yöntemler kullanarak, uyuşturucu madde bağımlılığı eğitimi kendi programını ilaç öz-yönetim değiştiren bazı manipülasyonlar gıda öz-yönetim üzerinde çok az etkisi olduğu gerçeğini ile sınırlı olmasına rağmen, bu tuzaklar önleyebilirsiniz. Örneğin, mezolimbik dopamin D1 dopamin reseptör lezyon veya bayıltıcı gıda öz-yönetim 12,16 üzerinde önemli bir etkiye sahip olmadan kendi kendini idare kokain azaltır.
Duyusal uyaranların birincil reinforcers (yani şartlandırılmış değil reinforcers) 17-22 olarak yanıt edimsel destek yeteneklerini için tarif edilmiştir. İşitsel ve görsel uyaranlara kendi kendini idare şaşırtıcı bu takviye altında yatan nöral mekanizmalar hakkında çok az bilinmesine rağmen, birkaç tür 18,21,23 . (ÖSS) modeli arayan edimsel hissi, duyusal takviye 24 nöral mekanizmaların çalışma sağlayan önemli, fare duyusal öz-yönetim elde etmek için sağlam bir model . ÖSS ek bir avantajı bağımlılığı ile ilgili olabilir edimsel davranış farklılıkları mutant fareler ekrana yeteneğidir. Biz daha önce psikostimülan öz-yönetim eksikliği olduğu gösterilmiştir dopamin D1 reseptörü knockout farelerde, ÖSS 24 elde etmek için başarısız olduğunu bildirdin . Bu, bu farelerin bir güçlendiricidir gıda olarak kullanıldığında, bir edimsel görev öğrenme yeteneğine sahip olduğu benzersiz bir bulgudur. Gıda takviye kullanarak edimsel çalışmalar, genel motive davranış ve yukarıda da belirtildiği gibi, altta yatan gıda takviye, çalışmada kullanışlı olabilir, ancak bu çalışmalar, uyuşturucu bağımlılığı moleküler mekanizmalar eğitim uygulama sınırlıdır. Böylece, ÖSS uyuşturucu bağımlılığı süreçlerin çalışma için özellikle çekici bir model yapacak gıda takviye, farklı duyusal ve psikostimülan takviye aracılık benzer nöral substratlar olabilir. OSS ve ilaç reinforcers diğer moleküler hedefleri arasında örtüşme derecesi belli değildir, ama şu anda peşinde olduğu bir konudur. Bağımlılığı yok direnç gibi bazı yönlerini, ÖSS ile birlikte görülebilir, eskalasyon 25 24 Bu model gözlenen olmadığını bulduk . İlginçtir, sakaroz 26 öz-yönetimi ile alımı ve bağımlılığının diğer bazı yönlerini tırmanması görülmektedir. Böylece, ilaç dışı edimsel prosedürler bağımlılığı ile ilgili süreçlerde çalışma istenen, gıda ya da duyusal reinforcers soruluyor belirli bir soruyu en iyi uyacak şekilde seçilmiş olabilir.
Sonuç olarak, gıda öz-yönetim ve fare ÖSS hem de yüksek verim, motivasyon katılan nöral hedefleri farmakolojik veya genetik manipülasyon etkilerini incelemek amacıyla gelir sağlayan bir intravenöz kateter gerektirmeyen bir avantaja sahip. Bir güçlendiricidir gibi gıda kullanarak edimsel test gıda alımının düzenlenmesi çalışmalarında özellikle yararlı olsa da, ÖSS, özellikle duyusal uyaranlar takviye mekanizmaları çalışmak için apt ve yenilik arayan ve bağımlılığı geniş uygulanabilirliği olabilir.
Protocol
1. Bir güçlendiricidir gibi çeşitli görsel ve işitsel uyaranlara kullanarak edimsel test oturumlarını çalıştırmak için program yazınız.
- Sabit oranı (FR) oturumları için oturumu sırasında evin ışık ve fan açık oturumları bir saat uzunluğunda yapmak. Ilerici oranı oturumları için, uzunluğu iki saat oturumları olun. Iki kolu kolu hayvanlar (her bir hayvan için kolu atama asla değişmez) arasında "aktif" karşı "aktif değil" olarak belirlenmiş ve oturum dengelemek süresi uzatılmıştır.
- Her güçlendiricidir aşağıdaki parametrelere göre çeşitlilik olduğunu böyle bir şekilde program kodu:
- 2, 4, 6 veya 8 sn: Her güçlendiricidir rastgele seçilen aşağıdaki süreler.
- % 50 görev döngüsü ile 0.625, 1.25, 2.5, 5 Hz, her: her güçlendiricidir rastgele seçilen aşağıdaki uyarı lambası yanıp oranları.
- her uyaran lamba flaş sol ya da odasının sağ tarafında ya da rastgele.
- güçlendiricidir süresi için bir işitsel uyaran sağlamak; Laboratuvarımızda, biz odasında arka plan gürültü yukarıdaki ses yaklaşık 3 dB sağlayan bir infüzyon pompası tetikler.
- 1: gerçek zamanlı olarak aşağıdaki değerleri görüntülemek için program kodu. Aktif kolu presler, 2 sayısı. Inaktif kolu presler, 3 sayısı. Reinforcers, 4 sayısı. Zaman (0.1 saniye aralıklarla).
2. Hayvanlar (3 gün prosedürü) dikkatli
- Hayvan tesis aklimasyonundan sonra, hayvanların işleme başlar. Bu kaldırdı ve taşınmaları hayvanları alıştırarak.
- Kafes içine eldivenli ellerini koyarak ve bunları 90 saniye boyunca oturup izin başlayın. Her fare o zaman ellerini araştırılmıştır değilse, farelerin doğru yavaşça elleri hareket ettirmek ve her biri sniff ve / veya devam etmeden önce ellerinizi iletişim için bekleyin.
- Kuyruk tabanı tarafından tek her bir fare dikkatlice pick up ve elinizi koyun, hızlı bir şekilde yukarı kaldırarak ve fare kafes içine elinizi geri yürümeye izin geri getiren.
- Fare tavır bağlı olarak, her bir fare 5-10 kez tekrarlayın. Bu yapıldığında son kez, günün bağlı olarak, belli bir süre için (elinize ayakta) fare yüksek tutun. 1. Gün: 5 saniye, 2 Gün: 10 sn, 3. Gün: 15 sn. Farenin her gün için bu kriter karşıladığından emin olun. Gün 1, kafesler arasında eldiven değiştirmek.
- 2. Gün, inme hayvanın arka başlayarak fare eliniz açıkken. Ayrıca 2. Gün, hayvanların günlük ağırlığında başlar. Konu sayısını belirtmek için bir Sharpie her bir hayvanın kuyruk işaretleyin.
- Enjeksiyonları deney sırasında verilecek ise, 2. Gün enjeksiyon fareler habituating başlar. Kafes tüm fareler ele gün için kriter yerine getirilmiş sonra yapılmalıdır.
3. Temiz ve test cihazları
- Alt pan sıcak su ile yıkayın.
- Edimsel odasının duvar ve zeminler,% 30 etanol ile temizleyin.
- , Ev ışık, fan ve uyarı ışıkları yanar kolları uzanır ve kayıtları kolu presler bir test programı çalıştırın.
- Tüm ışıklar ve fanlar doğru çalıştığından emin olun ve tüm kolu presler kaydedilmesini sağlamak için programı test.
- % 30 etanol ile temizleyin kolları.
4. Edimsel oturumu (oturumları günün aynı zamanda 5-6 gün / hafta) yapın
- Her fare tartılır.
- Her odasına programı yükleyin ve deney uygun bir açıklama. Aktif kolu hayvanlar (yani aktif kolu, sol kolu farelerin yarısı için atanır; sağ kolu, diğer yarısı için aktif) arasında dengeli olmalıdır, ancak fare bir fare edildikten sonra aktif kolu yan asla değişmez atanır.
- , Farenin her odaya Ulaştırma odasına yakın ve oturumu başlatmak.
- Oturumu sona erdikten sonra, fareyi derhal kaldırmak ve kuyruk yeniden işareti.
- Temizlik odaları Bölüm 3 olarak nitelendirdi.
- Aktif ve etkin kolu presler sayısı için verileri analiz edin. Reinforcers ve / veya kolu doğruluğu (% aktif kolu presler) sayısı da rapor edilebilir. Fareler OSS bir tedavi etkisi için test olacak iseniz, test edilecek tüm fareler (örneğin satın alma kriterleri yerine getirdiğine dair sağlamak> son üç FR-1 seans için 20 aktif kolu presler ve>% 65 aktif kolu presler ) tedavi öncesinde başlamadan.
- Edinimi sonra FR-1 donatı programı (örneğin, daha yüksek bir sabit oran, ilerici oran, rastgele oranı, vb) değiştirilebilir yanıt.
5. Temsilcisi Sonuçlar
Şekil 1 (23 çoğaltılamaz), erkek C57Bl/6J fareler tarafından ÖSS satın alma bir örnek gösterilmiştir . Kontrol fare, aynı koşullar uygulanan iki kolu bu kolu presler hariç herhangi bir vergi politi vardısonucudur. Ni- Farelerin diğer kohort Şekil 2'de gösterilmiştir. Başka bir grup, gıda takviye alırken bu deneyde, farelerin bir grup, ÖSS takviye aldı. Biz gıda ad libitum erişim koşulları altında, hem sabit ve ilerleyici oranı yanıt OSS ve emin olun (Şekil 2, A ve B)% 10 yanıt arasında benzer olduğunu buldular. Bu bir manipülasyon etkili karşılaştırmalar için açlık devlet ya da yanıt oranı farklılıklardan kaynaklanan potansiyel boşa önler iki farklı takviye türleri (duyusal ve gıda) sağlar.
Şekil 1: ÖSS fareler ve kontroller Kol presler inaktif kolu presler sonucu varken ÖSS fareler, her aktif kola basın (takviye FR-1 programı) sonra çeşitli görsel ve işitsel uyaranlar aldı. Kontrol fareler aynı şartlarda yapıldı ancak iki kolu (kolları hayvanlar boyunca aktif ve pasif ÖSS fareler için kolları dengeli olduğunu aynı şekilde 1 ve 2 belirtilir ve karşı dengeli) tuşuna basarak herhangi bir sonucu vardı. ÖSS fareler basarak Aktif kolu basarak inaktif kolu göre artmıştır (p <0.05, ** p <0.01) ve kontrolleri ile güçlendirilmiş olmayan kolu basarak (n = 7 8 $ p <0.05, $ p <0.01 .) 23 çoğaltılamaz Şekil.
Şekil 2: gıda için yanıt ÖSS fareler ve fareler tarafından Kol presler A.) Fareler ÖSS uyaran ya da gıda güçlendiricidir (% 10 sağlayın) için takviye bir FR-1 programı cevap verdi. Tüm fareler deneylerin süresi boyunca gıda reklam libidum erişim vardı. B.) FR-1 seans sonra, fareler beş gün boyunca ilerici bir takviye oranı (PR) yapılmaktadır ileri gitmişlerdi. Veriler, her bir hayvan için günde dört ve beş değerleri anlamına gelir temsil eder. Tamamlanmış nihai oranı sağ Y ekseni üzerinde rapor ve ilgili güçlendiricidir (yani 30 tepkiler daha önce dokuz reinforcers aldıktan sonra 10. güçlendiricidir elde etmek için gereklidir) elde etmek için gerekli yanıtların sayısı anlamına gelir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Arayan Edimsel hissi, fare, seçim hayvan intravenöz ilaç öz-yönetim için kullanışlı bir alternatif. Ne cerrahi ne de kateter bakım gerekli olduğunu aslında bu önemli teknik engellerin fare gibi avantajlıdır. Gıda gibi diğer doğal reinforcers ayrı takviye yönlerini ölçmek olabilir, çünkü ÖSS de çekici.
Bu fare davranış önlemler, farklı çevre koşulları 24 arasında oldukça değişken olabilir not etmek yararlı olur . Bu sorun, ÖSS ile kendi laboratuarında ortaya çıkmıştır. Prosedürün ilk karakterize edildi, hayvanlar, yüksek trafik ve gün boyu çalışan insanlar çok sayıda olan bir tesis yerleştirildiler. Bu süre zarfında, fareleri "normal" bir ışık döngüsü (~ 0800-1400 deneme çalıştırmak 0600-1800 saat ışıklar) yerleştirildiler. Vanderbilt nörodavranışsal Laboratuvar içinde özel bir konut tesisine taşındıktan sonra, ÖSS ilerici oranı performans, daha önce tespit etmiş daha çok daha düşük olduğu bulundu; yanıt yerine istikrarlı kalan beş gün içinde geriledi. Bu tesis daha az trafik ve personel sessiz çalışma ve Tesiste yapılan deneyler hassas doğasını haberdar olmak için eğitilmişlerdir. ÖSS performansı daha önce belirttiğimiz döndü: Biz o zamandan beri fareleri deney sırasında uyanıklık teşvik (1500-0300 saat ışıklar deneyler ~ 0800-1400 saat çalışan) bir ışık döngüsü uyarlanmalıdır.
Aşağıdaki ÖSS deneyler için standart koşullar bir açıklama. Bay C57Bl/6J fareler Jackson Laboratories yaş 3 hafta (Bar Harbor, ME) sipariş edilen ve en az bir hafta önce deneyler için değiştirilmiş ışık döngüsü içinde yer alır. Hayvanlar, küçük bir miktar selüloz (Bakım Taze) ile desteklenmiş mısır cobb yataklar 2-5 grupları yerleştirilmiştir. Deneyler, haftada 5-6 gün yapılır ve kafes değişiklikler sadece deneyler olmadan bir gün önce yapılır. Bu standart koşullar olmasına karşın, kadın ve yaşlı farelerin (20 haftaya kadar) ÖSS edinme yeteneğine sahip olduğunu bulduk. Biz şu anda ÖSS performansını etkileyebilecek diğer değişkenler incelemektedirler. Statik görsel uyaranlara fareler 17 reinforcers olarak hizmet yeteneğine sahip olduğu bilinmektedir iken, bilinmeyen olup olmadığını biz ve diğerleri, mevcut koşullarda artan takviye 20,22,23 kurşun istihdam olduğunu uyaranların dinamiklerini artırmak yaklaşım . ÖSS etkileyebilecek bir diğer değişken fare suşu. Gerinim farklılıklar çeşitli davranışsal ve nörolojik önlemleri 25-29 farelerde tanımlanmıştır ve gıda için yanıt diferansiyel ÖSS performans ve edimsel bu davranışının genetik temellerinin içgörü sağlayabilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Çıkar çatışması ilan etti.
Acknowledgments
Bu proje NIH hibe DA19112 (DGW) ve DA026994 (CMO) tarafından desteklenmiştir. İllüstrasyon Katherine Louderback tarafından sağlanmıştır. Vanderbilt murin nörodavranışsal Laboratuvar deneyler yapıldı.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Drug self-administration test package for mouse: extra-wide chamber and retractable levers |  Med Associates, Inc. |
MED-307W-CT-D1 | Levers are ultra-sensitive (require ~2 grams force) and are mounted 2.2 cm above the floor. Yellow stimulus lamps are mounted 2 cm above each lever. |
| Interface and software package | Med Associates, Inc. |
MED-SYST-16 | This is the package for up to 16 chambers. |
References
- Thomsen, M., Caine, S. B. Intravenous drug self-administration in mice: practical considerations. Behav Genet. 37, 101-118 (2006).
- Koob, G. F. Animal models of motivation for drinking in rodents with a focus on opioid receptor neuropharmacology. Recent Dev Alcohol. 16, 263-281 (2003).
- Koob, G. F., Kenneth Lloyd, G., Mason, B. J. Development of pharmacotherapies for drug addiction: a Rosetta stone approach. Nat Rev Drug Discov. 8, 500-515 (2009).
- Arnold, J. M., Roberts, D. C. A critique of fixed and progressive ratio schedules used to examine the neural substrates of drug reinforcement. Pharmacol Biochem Behav. 57, 441-447 (1997).
- O'Brien, C. P., Gardner, E. L. Critical assessment of how to study addiction and its treatment: human and non-human animal models. Pharmacology & Therapeutics. 108, 18-58 (2005).
- Olsen, C. M., Duvauchelle, C. L. Prefrontal cortex D1 modulation of the reinforcing properties of cocaine. Brain Research. 1075, 229-235 (2006).
- Epstein, D. H., Preston, K. L., Stewart, J., Shaham, Y. Toward a model of drug relapse: an assessment of the validity of the reinstatement procedure. Psychopharmacology (Berl). 189, 1-16 (2006).
- Kalivas, P. W., McFarland, K. Brain circuitry and the reinstatement of cocaine-seeking behavior. Psychopharmacology (Berl). 168, 44-56 (2003).
- Stewart, J. Pathways to relapse: the neurobiology of drug- and stress-induced relapse to drug-taking. J Psychiatry Neurosci. 25, 125-136 (2000).
- Olsen, C. M., Winder, D. G. A method for single-session cocaine self-administration in the mouse. Psychopharmacology (Berl). 187, 13-21 (2006).
- Rocha, B. A. Differential responsiveness to cocaine in C57BL/6J and DBA/2J mice. Psychopharmacology (Berl). 138, 82-88 (1998).
- Caine, S. B., Negus, S. S., Mello, N. K. Method for training operant responding and evaluating cocaine self-administration behavior in mutant mice. Psychopharmacology (Berl). 147, 22-24 (1999).
- Colby, C. R., Whisler, K., Steffen, C., Nestler, E. J., Self, D. W. Striatal cell type-specific overexpression of DeltaFosB enhances incentive for cocaine. J Neurosci. 23, 2488-2493 (2003).
- Schramm-Sapyta, N. L., Olsen, C. M., Winder, D. G. Cocaine self-administration reduces excitatory responses in the mouse nucleus accumbens shell. Neuropsychopharmacology. 31, 1444-1451 (2006).
- Steiner, R. C., Hsiung, H. M., Picciotto, M. R. Cocaine self-administration and locomotor sensitization are not altered in CART knockout mice. Behav Brain Res. 171, 56-62 (2006).
- Marx, M. H., Henderson, R. L., Roberts, C. L. Positive reinforcement of the bar-pressing response by a light stimulus following dark operant pretests with no after effect. J Comp Physiol Psychol. 48, 73-76 (1955).
- Baron, A., Kish, G. B. Low-intensity auditory and visual stimuli as reinforcers for the mouse. J Comp Physiol Psychol. 55, 1011-1013 (1962).
- Stewart, J. Reinforcing effects of light as a function of intensity and reinforcement schedule. Journal of comparative and physiological psychology. 53, 187-193 (1960).
- Caggiula, A. R. Cue dependency of nicotine self-administration and smoking. Pharmacol Biochem Behav. 70, 515-530 (2001).
- Cain, M. E., Green, T. A., Bardo, M. T. Environmental enrichment decreases responding for visual novelty. Behavioural Processes. 73, 360-366 (2006).
- Thompson, T. I. Visual Reinforcement in Siamese Fighting Fish. Science. 141, 55-57 (1963).
- Blatter, K., Schultz, W. Rewarding properties of visual stimuli. Exp Brain Res. 168, 541-546 (2006).
- Olsen, C. M., Winder, D. G. Operant sensation seeking engages similar neural substrates to operant drug seeking in C57 mice. Neuropsychopharmacology. 34, 1685-1694 (2009).
- Crabbe, J. C., Wahlsten, D., Dudek, B. C. Genetics of mouse behavior: interactions with laboratory environment. Science. 284, 1670-1672 (1999).
- Crawley, J. N. Behavioral phenotypes of inbred mouse strains: implications and recommendations for molecular studies. Psychopharmacology (Berl). 132, 107-124 (1997).
- Belknap, J. K., Metten, P., Beckley, E. H., Crabbe, J. C. Multivariate analyses reveal common and drug-specific genetic influences on responses to four drugs of abuse. Trends Pharmacol Sci. 29, 537-543 (2008).
- Mozhui, K. Strain differences in stress responsivity are associated with divergent amygdala gene expression and glutamate-mediated neuronal excitability. J Neurosci. 30, 5357-5367 (2010).
- Hefner, K. Impaired fear extinction learning and cortico-amygdala circuit abnormalities in a common genetic mouse strain. J Neurosci. 28, 8074-8085 (2008).
- Elmer, G. I., Pieper, J. O., Hamilton, L. R., Wise, R. A. Qualitative differences between C57BL/6J and DBA/2J mice in morphine potentiation of brain stimulation reward and intravenous self-administration. Psychopharmacology (Berl). 208, 309-321 (2010).
