Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Neuroscience

Operante Sensation Seeking in de muis

Published: November 10, 2010 doi: 10.3791/2292

Summary

In dit protocol beschrijven we een methode voor het operant leren met behulp van zintuiglijke prikkels als een reinforcer in de muis. Het vereist geen voorafgaande opleiding of voedsel beperking, en het laat de studie van gemotiveerd gedrag zonder het gebruik van een farmacologische of natuurlijke bekrachtiger zoals voedsel.

Protocol

1. Schrijf programma om operante testsessies uitgevoerd met gebruikmaking van gevarieerde visuele en auditieve stimuli als een reinforcer

  1. Voor vaste ratio (FR) sessies: maak sessies een uur lang met een huis licht en de ventilator ingeschakeld tijdens de sessie. Voor progressieve verhouding sessies maken sessies twee uur in de lengte. Hebben beide hendels verlengd voor de duur van de sessie en tegenwicht die hefboom is "actief" versus "inactief" aangewezen over dieren (hefboom opdracht voor elk dier nooit verandert).
  2. Code van het programma op een zodanige wijze dat iedere bekrachtiger wordt gevarieerd op basis van de volgende parameters:
    • elk bekrachtiger is een van de volgende duur willekeurig gekozen: 2, 4, 6 of 8 sec.
    • elk bekrachtiger is een van de volgende stimulus lamp flash tarieven willekeurig gekozen: 0,625, 1,25, 2,5, of 5 Hz, elk met een 50% duty cycle.
    • elke stimulus lampje knipperen wordt willekeurig op zowel de linker-of de rechterkant van de kamer.
    • een auditieve stimulans voor de duur van de bekrachtiger, in ons laboratorium, wij leiden tot een infusiepomp die geluid ongeveer 3 dB biedt boven het achtergrond geluid in de kamer.
  3. Code van het programma op de volgende waarden in real-time weergave: 1. Aantal actieve hefboom persen, 2. Aantal inactieve hefboom persen, 3. Aantal bekrachtigers, 4. Tijd (in stappen van 0,1 seconde).

2. Handvat dieren (3 dagen procedure)

  1. Na acclimatisatie het dier faciliteit, beginnen de behandeling van de dieren. Dit zal wennen de dieren worden opgehaald en vervoerd.
  2. Begin met het plaatsen van gehandschoende handen in de kooi en hen te laten zitten voor 90 sec. Als elke muis heeft niet onderzocht je handen in die tijd, beweeg de handen in de richting van muizen en wacht voor ieder een te snuiven en / of contact opnemen met uw handen voordat u verdergaat.
  3. Voorzichtig pick-up elke muis een voor een door de basis van de staart en plaats het op je hand, snel te tillen en brengt het terug naar beneden om de muis om af terug te lopen van je hand in de kooi.
  4. Herhaal dit voor elke muis 5-10 keer, afhankelijk van de houding van de muis. De laatste keer dat dit is gedaan, houdt u de muis hoog (met het staan ​​op je hand) voor een periode van tijd, afhankelijk van de dag. Dag 1: 5 sec, Dag 2: 10 sec, Dag 3: 15 sec. Zorg ervoor dat elke muis aan dit criterium voldoet voor de dag. Op dag 1, te wijzigen handschoenen tussen de kooien.
  5. Beginnend op dag 2, beroertes van het dier terug, terwijl de muis op je hand. Ook op dag twee, begint het wegen van de dieren dagelijks. Markeer elke dier staart met een Sharpie naar onderwerp aan te geven.
  6. Als injecties worden gegeven tijdens het experiment, begin habituating muizen injecties op dag 2. Dit dient te gebeuren nadat alle muizen in de kooi zijn behandeld en voldeed aan het criterium voor de dag.

3. Schoon en testapparatuur

  1. Was de bodem pan met heet water.
  2. Schoon operante wanden en vloeren met 30% ethanol.
  3. Voer een testprogramma die draait op het huis van licht, ventilator, en de stimulus lichten, breidt hendels en records hefboom persen.
  4. Zorg ervoor dat alle lichten uit en ventilatoren goed werken en test het programma om ervoor te zorgen dat alle hefboom persen worden opgenomen.
  5. Schoon hendels met 30% ethanol.

4. Voer operante sessie (sessies moeten 5-6 dagen / week op hetzelfde tijdstip van de dag)

  1. Weeg elke muis.
  2. Laad het programma in iedere kamer en op gepaste wijze te annoteren het experiment. De actieve hendel moet worden gecompenseerd tussen de dieren (dat wil zeggen, de actieve hefboom is toegewezen aan de linker hendel voor de helft van de muizen, de rechter hendel is actief voor de andere helft), maar de actieve hendel kant nooit verandert zodra de muis een muis is toegewezen.
  3. Transport elke muis naar de aangewezen kamer, sluit de kamer, en start de sessie.
  4. Na de sessie wordt beëindigd, direct verwijdert u de muis en het re-mark de staart.
  5. Schone kamers, zoals beschreven in hoofdstuk 3.
  6. Analyseren van gegevens voor het aantal actieve en inactieve hefboom persen. Aantal bekrachtigers en / of hendel nauwkeurigheid (% actief hendel persen) kunnen ook worden gemeld. Als muizen zullen worden getest op het effect van een behandeling op OSS, ervoor te zorgen dat alle muizen te testen hebben overname criteria voldaan (bijvoorbeeld> 20 actieve hendel persen en> 65% actief hefboom persen voor laatste drie FR-1 sessies ) vóór aanvang van de behandeling.
  7. Na de overname van FR-1 reageert, het schema van de wapening kan worden gewijzigd (bijvoorbeeld een hogere vaste verhouding, progressive ratio, willekeurige verhouding, etc.).

5. Representatieve resultaten

Een voorbeeld van OSS overname door mannelijke C57BL/6J muizen wordt getoond in Figuur 1 (overgenomen uit 23). Controle muizen onderging identieke omstandigheden, behalve dan dat de hendel drukt op een hefboom had geen gevolgenquence. Nog een cohort van muizen is weergegeven in figuur 2. In dit experiment, een groep muizen kreeg OSS versterking, terwijl een andere groep kreeg voedsel versterking. We hebben ontdekt dat onder omstandigheden van ad libitum toegang tot voedsel, zowel vaste en progressieve verhouding reageren is vergelijkbaar tussen OSS en reageren voor 10% Zorg (figuur 2, A en B). Dit maakt voor een effectieve vergelijkingen van een manipulatie op twee verschillende soorten wapening (zintuiglijke en voeding) dat potentiële verwart het gevolg zijn van de honger staat of verschillen in respons voorkomt.

Figuur 1
Figuur 1:. Lever persen door OSS muizen en controles OSS muizen gevarieerde visuele en auditieve stimuli ontvangen na elk actief hendel drukt u op (FR-een schema van versterking), terwijl de niet-actieve hefboom persen had geen gevolgen. Controle muizen onderging dezelfde omstandigheden, maar er was geen gevolg van het drukken op een hefboom (hefbomen worden aangeduid 1 en 2 en worden gecompenseerd over dieren op dezelfde manier dat de actieve en inactieve hefbomen worden gecompenseerd voor OSS muizen). Actieve hendel te drukken door OSS muizen was ten opzichte van verhoogd tot inactieve hendel te drukken (* p <0,05, ** p <0,01) en op niet-versterkte hendel te drukken door de controlegroep (n = 7 8, $ p <0,05, $ $ p <0,01 ). Figuur overgenomen uit 23.

Figuur 2
Figuur 2:. Lever persen door OSS muizen en muizen te reageren voor voedsel A.) Muizen gereageerd op een FR-een schema van wapening voor OSS stimuli of voedsel bekrachtiger (10% Zorg). Alle muizen hadden advertentie libidum toegang tot voedsel voor de duur van de experimenten. B.) Na de FR-1 sessies, werden muizen gevorderd tot een progressieve ratio (PR) schema van wapening voor vijf dagen. Gegevens vormen de middelen van de waarden van de dag vier en vijf voor elk dier. Het ingevulde laatste ratio wordt maandelijks gerapporteerd aan de rechter Y-as en verwijst naar het aantal reacties nodig is om de betreffende bekrachtiger (dat wil zeggen 30 antwoorden zijn nodig om de 10 e bekrachtiger te krijgen na eerdere verdienen negen versterkers) te verkrijgen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Operante sensatie zoeken is een bruikbaar alternatief voor de intraveneuze drugs zelfbestuur als de muis is het dier van uw keuze. Het feit dat noch de operatie, noch katheter onderhoud nodig is, is voordelig, omdat deze van belang zijn technische obstakels in de muis. OSS is ook aantrekkelijk, omdat het kan zijn het meten van aspecten van de wapening onderscheidt zich van andere natuurlijke bekrachtigers zoals voedsel.

Het is nuttig op te merken dat gedragsmatige maatregelen in de muis kan zeer variabel zijn over verschillende milieu-omstandigheden 24. Dit probleem is ontstaan ​​in ons eigen laboratorium met OSS. Toen de procedure voor het eerst werd gekenmerkt, werden de dieren ondergebracht in een faciliteit die veel verkeer en een groot aantal mensen die werkzaam zijn in het de hele dag had. Gedurende deze tijd werden de muizen gehuisvest op een "normale" licht cyclus (lichten op: 0,600 tot 1.800 uur; experimenten lopen ~ 0800 tot 1400). Na de verhuizing naar een speciale behuizing faciliteit binnen de Vanderbilt Neurobehavioral Laboratory, vonden we dat de geleidelijke verhouding tussen de prestaties van de OSS was veel lager dan we eerder hadden waargenomen; reageren daalde meer dan vijf dagen in plaats van stabiel is gebleven. Deze faciliteit heeft veel minder verkeer en personeel zijn getraind om rustig te werken en zich bewust van de gevoelige aard van de experimenten uitgevoerd in de faciliteit. We hebben inmiddels aangepast de muizen op een lichte cyclus die wakker bevordert in de tijd van experimenteren (licht op: 1.500 tot 0300 uur; experimenten lopen ~ 0800 tot 1400 uur) en OSS de prestaties is teruggekeerd naar wat we eerder hebben opgemerkt.

Het volgende is een beschrijving van onze standaard voorwaarden voor OSS experimenten. Man C57BL/6J muizen zijn besteld op 3 weken leeftijd van Jackson Laboratories (Bar Harbor, ME) en gehuisvest in de aangepaste licht cyclus voor ten minste een week voorafgaand aan de experimenten. Dieren worden gehuisvest in groepen van 2-5 in maïs Cobb beddengoed aangevuld met een kleine hoeveelheid cellulose (Care Fresh). Experimenten worden uitgevoerd 5-6 dagen per week en kooi wijzigingen worden alleen voorafgaand aan een dag uitgevoerd zonder experimenten. Hoewel deze zijn onze algemene voorwaarden, hebben we ontdekt dat vrouwelijke en oudere muizen (tot 20 weken) ook in staat zijn het verwerven van OSS. Wij onderzoeken momenteel andere variabelen die OSS prestaties kunnen beïnvloeden. Hoewel het bekend is dat statische visuele stimuli in staat zijn om te dienen als beloningen bij muizen 17, is het onbekend of de aanpak van het verbeteren van de dynamiek van de stimuli die wij en anderen hebben 20,22,23 leiden in dienst tot een verhoogde versterking in de huidige omstandigheden . Een andere variabele die van invloed kunnen zijn OSS is muizenstam. Strain verschillen zijn beschreven bij muizen voor een verscheidenheid van gedrags-en neurologische maatregelen 25-29, en differentiële prestaties op OSS en operante reageren voor voedsel kan inzicht geven in de genetische onderbouwing van dit gedrag.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Geen belangenconflicten verklaard.

Acknowledgments

Dit project werd ondersteund door NIH subsidie ​​DA19112 (DGW) en DA026994 (CMO). Illustratie werd geleverd door Katherine Louderback. Experimenten werden uitgevoerd in de Vanderbilt Murine Neurobehavioral Laboratory.

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.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Thomsen, M., Caine, S. B. Intravenous drug self-administration in mice: practical considerations. Behav Genet. 37, 101-118 (2006).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. Olsen, C. M., Duvauchelle, C. L. Prefrontal cortex D1 modulation of the reinforcing properties of cocaine. Brain Research. 1075, 229-235 (2006).
  7. 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).
  8. Kalivas, P. W., McFarland, K. Brain circuitry and the reinstatement of cocaine-seeking behavior. Psychopharmacology (Berl). 168, 44-56 (2003).
  9. Stewart, J. Pathways to relapse: the neurobiology of drug- and stress-induced relapse to drug-taking. J Psychiatry Neurosci. 25, 125-136 (2000).
  10. Olsen, C. M., Winder, D. G. A method for single-session cocaine self-administration in the mouse. Psychopharmacology (Berl). 187, 13-21 (2006).
  11. Rocha, B. A. Differential responsiveness to cocaine in C57BL/6J and DBA/2J mice. Psychopharmacology (Berl). 138, 82-88 (1998).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. Baron, A., Kish, G. B. Low-intensity auditory and visual stimuli as reinforcers for the mouse. J Comp Physiol Psychol. 55, 1011-1013 (1962).
  18. Stewart, J. Reinforcing effects of light as a function of intensity and reinforcement schedule. Journal of comparative and physiological psychology. 53, 187-193 (1960).
  19. Caggiula, A. R. Cue dependency of nicotine self-administration and smoking. Pharmacol Biochem Behav. 70, 515-530 (2001).
  20. Cain, M. E., Green, T. A., Bardo, M. T. Environmental enrichment decreases responding for visual novelty. Behavioural Processes. 73, 360-366 (2006).
  21. Thompson, T. I. Visual Reinforcement in Siamese Fighting Fish. Science. 141, 55-57 (1963).
  22. Blatter, K., Schultz, W. Rewarding properties of visual stimuli. Exp Brain Res. 168, 541-546 (2006).
  23. 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).
  24. Crabbe, J. C., Wahlsten, D., Dudek, B. C. Genetics of mouse behavior: interactions with laboratory environment. Science. 284, 1670-1672 (1999).
  25. Crawley, J. N. Behavioral phenotypes of inbred mouse strains: implications and recommendations for molecular studies. Psychopharmacology (Berl). 132, 107-124 (1997).
  26. 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).
  27. 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).
  28. Hefner, K. Impaired fear extinction learning and cortico-amygdala circuit abnormalities in a common genetic mouse strain. J Neurosci. 28, 8074-8085 (2008).
  29. 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).

Tags

Neurowetenschappen zoeken naar nieuwe zelf-administratie verslaving motivatie versterking
Operante Sensation Seeking in de muis
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Olsen, C. M., Winder, D. G. OperantMore

Olsen, C. M., Winder, D. G. Operant Sensation Seeking in the Mouse. J. Vis. Exp. (45), e2292, doi:10.3791/2292 (2010).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter