Summary
في هذا البروتوكول وصفنا من وسائل التعلم استثابي استخدام المنبهات الحسية كما معزز في الماوس. أنه لا يتطلب أي تدريب مسبق أو تقييد الغذاء ، ويسمح للدراسة السلوك بدافع من دون استخدام معزز الدوائي أو الطبيعية ، مثل المواد الغذائية.
Protocol
1. كتابة برنامج لتشغيل دورات متنوعة باستخدام اختبار استثابي المحفزات البصرية والسمعية بمثابة معزز
- دورات الثابتة (FR) نسبة : جعل جلسات من ساعة واحدة في طول مع ضوء مروحة المنزل وتشغيل خلال الدورة. نسبة للدورات تقدمية ، وجعل الدورات ساعتين في الطول. كلاهما العتلات تمديدها لمدة الدورة والتي تم تعيينها في موازنة ذراع "نشط" في مقابل "نشط" عبر الحيوانات (الاحالة رافعة لكل حيوان يتغير أبدا).
- رمز البرنامج في مثل هذه الطريقة التي هي متنوعة كل معزز وفقا للمعايير التالية :
- كل واحد معزز للفترات التالية اختيارها عشوائيا : 2 ، 4 ، 6 أو 8 ثوانى.
- معزز كل واحدة من ما يلي معدلات التحفيز فلاش مصباح اختيارها عشوائيا : 0.625 ، 1.25 ، 2.5 ، أو 5 هرتز ، مع كل دورة عمل 50 ٪.
- كل التحفيز فلاش المصباح بشكل عشوائي على اليسار أو الجانب الأيمن من القاعة.
- توفر حافزا للسمعي مدة معزز ؛ في المختبر لدينا ، ونحن الزناد مضخة التسريب الذي يوفر ما يقرب من 3 ديسيبل الصوت فوق ضجيج الخلفية في القاعة.
- رمز البرنامج لعرض القيم التالية في الوقت الحقيقي : 1. عدد من المطابع رافعة نشطة ، 2. عدد من المطابع رافعة الخاملة ، 3. عدد من المعززات ، 4. الوقت (في 0.1 زيادات الثانية).
2. التعامل مع الحيوانات (3 الإجراء اليوم)
- بعد تأقلم لمرفق الحيوانات ، ويبدأ التعامل مع الحيوانات. وهذا روض الحيوانات ليجري انتقاؤها ونقلها.
- تبدأ من خلال وضع اليدين القفاز في قفص والسماح لهم الجلوس لمدة 90 ثانية. إذا كان كل فأر لم تحقق يديك في ذلك الوقت ، حرك يديه بلطف نحو الفئران وانتظر كل واحد على شم و / أو الاتصال يديك قبل المتابعة.
- اختيار بعناية كل ماوس واحدة تلو الأخرى من قاعدة الذيل ووضعه على يدك ، ورفع الامر بسرعة وجعله يتراجع للسماح الماوس بالخروج من يدك مرة أخرى في قفص.
- كرر مرات لكل الماوس 50-10 ، اعتمادا على سلوك من الفأرة. الوقت النهائي يتم ذلك ، الاستمرار على ارتفاع الماوس (مع أنها تقف على يدك) لفترة من الوقت ، اعتمادا على اليوم. يوم 1 : 5 ثانية ، يوم 2 : 10 ثانية ، يوم 3 : 15 ثانية. تأكد من أن كل فأر يلتقي هذا المعيار لهذا اليوم. في يوم 1 ، تغيير القفازات بين الأقفاص.
- ابتداء من يوم 2 والسكتة الدماغية الحيوان مرة أخرى في حين أن الفأر هو في يدك. أيضا في يوم 2 ، يبدأ وزن الحيوانات يوميا. علامة ذيل كل حيوان مع Sharpie للدلالة على رقم الموضوع.
- إذا كان سيتم إعطاء الحقن خلال التجربة ، وتبدأ التعود حقن الفئران ليوم 2. وينبغي أن يتم ذلك بعد أن تم التعامل مع جميع الفئران في قفص ، والتقى المعيار لهذا اليوم.
3. تنظيف واختبار المعدات
- غسل عموم أسفل مع الماء الساخن.
- تنظيف الجدران والأرضيات غرفة استثابي مع الايثانول 30 ٪.
- تشغيل برنامج الاختبار الذي يتحول على ضوء المنزل ، والمروحة ، وأضواء التحفيز ، ويمتد العتلات ، والسجلات المطابع رافعة.
- التأكد من أن جميع المصابيح والمراوح تعمل بشكل صحيح واختبار البرنامج لضمان تسجيل جميع المطابع رافعة.
- نظيف العتلات مع الايثانول 30 ٪.
4. نفذ الدورة استثابي (دورات ينبغي 5-6 أيام / أسبوع في نفس الوقت من اليوم)
- وزن كل فأر.
- تحميل البرنامج في كل من المجلسين وتجربة تعليم مناسب. وينبغي أن يقابل ذراع نشط بين الحيوانات (أي ، يتم تعيين رافعة فعالة لذراع اليسرى لنصف الفئران ؛ ذراع الحق نشطة للنصف الآخر) ، ولكن الجانب ذراع نشط يتغير أبدا مرة الماوس ماوس تم المحال.
- نقل الماوس إلى كل غرفة المعين ، على مقربة من القاعة ، وبدء الدورة.
- بعد انتهاء الدورة ، على وجه السرعة إزالة الماوس وإعادة علامة الذيل.
- الغرف نظيفة كما هو موضح في القسم 3.
- تحليل البيانات لعدد من المطابع رافعة نشطة وغير نشطة. ويمكن أيضا عدد من المعززات و / أو دقة ذراع (رافعة المطابع ٪ النشط) الإبلاغ عنها. إذا الفئران ستكون اختبار لتأثير العلاج على OSS ، وضمان أن جميع الفئران التي سيتم اختبارها واستيفاء معايير الحصول (على سبيل المثال ،> 20 معصرة رافعة نشطة و> 65 ٪ المطابع رافعة نشطة لنهائي دورات FR - (1) ثلاثة ) قبل بداية العلاج.
- بعد اقتناء FR - 1 الاستجابة ، يمكن تغيير الجدول الزمني لتعزيز (على سبيل المثال ، أعلى نسبة ثابتة ونسبة التقدمية ، ونسبة العشوائية ، الخ).
5. ممثل النتائج
ويرد مثال على اقتناء مرصد الصحراء والساحل التي الفئران الذكور C57Bl/6J في الشكل 1 (مستنسخة من 23). خضعت الفئران تحكم ظروف مماثلة ، إلا أن يضغط على أي ذراع الرافعة لم تكن العواقبquence. ويرد آخر فوج من الفئران في الشكل 2. في هذه التجربة ، تلقت مجموعة من الفئران تعزيز مرصد الصحراء والساحل ، في حين أن مجموعة أخرى تلقى التعزيز الغذائي. لقد وجدنا أنه في ظل ظروف وصول الفريق الى الغذاء بالمال وبالشهرة أيضا ، وكلاهما نسبة ثابتة وتدريجية الاستجابة مماثلة بين مرصد الصحراء والساحل ، والاستجابة لضمان 10 ٪ (الشكل 2 ، A و B). وهذا يسمح للمقارنات الفعالة للتلاعب على نوعين التعزيز المختلفة (الحسية والغذاء) التي تتجنب يفند المحتملة الناتجة عن حالة الجوع أو الاختلافات في معدل الاستجابة.
الشكل 1 : المطابع يفر الفئران التي OSS والضوابط الواردة الفئران OSS متنوعة المحفزات البصرية والسمعية الصحافة عقب كل ذراع النشط (FR - 1 جدول التعزيز) ، في حين يضغط ذراع خاملة لم يكن نتيجة لذلك. خضعت الفئران التحكم في الظروف نفسها ولكن لم يكن هناك أي نتيجة للضغط إما ذراع (يتم الرمز العتلات 1 و 2 و يوازن يتم عبر الحيوانات بالطريقة نفسها التي وازنت العتلات النشطة وغير النشطة للفئران OSS). وقد زاد الضغط على رافعة النشطة للفئران OSS نسبة إلى ذراع نشط الضغط على (* P <0.05 ، ** P <0.01) ، وغير معززة رافعة الضغط عن طريق فرض ضوابط (ن = 7 8 $ ، P <0.05 ، P $ <0.01 ). مستنسخة من الرقم 23.
الشكل 2 : المطابع يفر من قبل مرصد الصحراء والساحل الفئران والجرذان الاستجابة للأغذية ألف) وردت على جدول الفئران FR - 1 من أجل تعزيز المحفزات OSS أو معزز الغذائية (10 ٪ ضمان). وكان الإعلان عن وصول الفئران libidum في الغذاء لمدة التجارب. ب) بعد FR - 1 الدورات ، وكانت الفئران المتقدمة إلى نسبة التقدمية (PR) جدول التعزيز لمدة خمسة أيام. تمثل البيانات يعني القيم من أربعة أيام وخمسة لكل حيوان. وتفيد التقارير أن نسبة الانتهاء النهائي على الحق العمودي ، ويشير إلى عدد من الاستجابات المطلوبة للحصول على معزز المقابلة (أي 30 مطلوبة للحصول على استجابات معزز ال 10 بعد حصوله على المعززات nine سابقا).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
الإحساس استثابي تسعى بديلا مفيدا المخدرات عن طريق الحقن الادارة الذاتية عند الفأر هو الحيوان في الاختيار. حقيقة أن هناك حاجة لعملية جراحية لا صيانة ولا القسطرة هو مفيد ، لأن هذه هي عقبات فنية كبيرة في الماوس. OSS جذابة أيضا لأنه قد يكون من قياس جوانب التعزيز متميزة من المعززات الطبيعية الأخرى مثل الطعام.
ومن المفيد الإشارة إلى أن التدابير السلوكية في الماوس يمكن متغير بدرجة كبيرة عبر ظروف بيئية مختلفة 24. وقد نشأت هذه المشكلة في المختبرات الخاصة بنا مع مرصد الصحراء والساحل. وعندما تم لأول مرة تتميز الداخلي ، إيواء الحيوانات في منشأة أن ارتفاع حركة المرور وعدد كبير من الأشخاص الذين يعملون فيه طوال اليوم. خلال هذا الوقت ، تم إيواء الفئران على "طبيعية" دورة ضوء (أضواء على ما يلي : 0600-1800 ح ؛ تجارب تشغيل ~ 0800-1400). بعد الانتقال الى منشأة سكنية مخصصة داخل المختبر فاندربيلت العصبي ، وجدنا أن نسبة الأداء التدريجي OSS كان أقل بكثير مما كنا قد لاحظت سابقا ؛ رفض الاستجابة على مدى خمسة أيام بدلا من البقاء مستقرة. هذا المرفق وحركة المرور أقل بكثير ، ويتم تدريب الموظفين على العمل بهدوء ويكون على بينة من طبيعة حساسة من التجارب التي أجريت في هذا المرفق. قمنا بتعديل منذ الفئران لدورة الضوء الذي يعزز اليقظة خلال فترة التجريب (أضواء على ما يلي : 1500-0300 ح ؛ تجارب تشغيل 0800-1400 ~ ح) ومرصد الصحراء والساحل الأداء قد عاد إلى ما أشرنا سابقا.
وفيما يلي وصفا للظروف دينا معيار للتجارب مرصد الصحراء والساحل. وأمرت الرجال الفئران C57Bl/6J في 3 أسابيع من العمر من مختبرات جاكسون (بار هاربور ، الشرق الأوسط) ومقرها في دورة ضوء تعديل واحد على الأقل قبل اسبوع من التجارب. إيواء الحيوانات في مجموعات من 2-5 في الفراش كوب الذرة تستكمل مع كمية صغيرة من السليلوز (العناية الطازجة). وتجرى تجارب 5-6 أيام في الأسبوع ، ويتم تنفيذ التغييرات قفص فقط قبل يوم واحد من دون تجارب. في حين أن هذه هي شروطنا القياسية ، وجدنا أن إناث الفئران وكبار السن (حتى 20 أسبوعا) هي أيضا قادرة على الحصول على برمجيات المصدر المفتوح. ندرس حاليا المتغيرات الأخرى التي قد تؤثر على أداء مرصد الصحراء والساحل. في حين أنه من المعروف أن محفزات بصرية ثابتة وقادرة على خدمة والمعززات 17 في الفئران ، ومن غير المعروف ما إذا كان نهج تعزيز ديناميات المحفزات التي نحن وآخرون يعملون 20،22،23 يؤدي إلى زيادة التعزيز في الظروف الراهنة . متغير آخر قد يؤثر OSS هي سلالة الماوس. وقد وصفت اختلافات في سلالة فئران لمجموعة متنوعة من التدابير السلوكية والعصبية 25-29 ، وأداء الفرق في مرصد الصحراء والساحل واستثابي الاستجابة للأغذية قد توفر نظرة ثاقبة الأسس الوراثية لهذا السلوك.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
الإعلان عن أي تضارب في المصالح.
Acknowledgments
وقد أيد هذا المشروع من قبل المعاهد الوطنية للصحة منح DA19112 (DGW) وDA026994 (CMO). وقدم التوضيح من قبل Louderback كاثرين. وأجريت التجارب في المختبر فاندربيلت السلوك العصبي الفئران.
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.
- 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).
