Summary
इस प्रोटोकॉल में हम माउस में एक reinforcer के रूप में संवेदी उत्तेजनाओं का उपयोग operant सीखने की एक विधि का वर्णन. यह कोई पूर्व प्रशिक्षण या भोजन प्रतिबंध की आवश्यकता है, और यह भोजन के रूप में एक औषधीय या प्राकृतिक reinforcer के उपयोग के बिना प्रेरित व्यवहार के अध्ययन की अनुमति देता है.
Protocol
1. कार्यक्रम लिखें operant परीक्षण सत्र चलाने reinforcer के रूप में विभिन्न दृश्य और श्रवण उत्तेजनाओं का उपयोग
- निश्चित अनुपात सत्र (FR) के लिए: सत्र की लंबाई में एक घंटे बनाने के लिए के साथ घर में प्रकाश और प्रशंसक सत्र के दौरान बदल गया. प्रगतिशील अनुपात सत्र के लिए, दो घंटे के सत्र लंबाई में बनाते हैं. दोनों लीवर सत्र और counterbalance जो लीवर "सक्रिय" बनाम "निष्क्रिय" जानवरों (प्रत्येक जानवर के लिए लीवर परिवर्तन कभी नहीं असाइनमेंट) भर में नामित है की अवधि के लिए बढ़ाया.
- इस तरह से है कि प्रत्येक reinforcer निम्नलिखित मानकों के अनुसार विभिन्न कार्यक्रम कोड:
- 2, 4, 6, या 8 सेकंड: प्रत्येक reinforcer निम्नलिखित durations के बेतरतीब ढंग से चुना के एक है.
- 0.625, 1.25, 2.5, या हर्ट्ज 5, एक 50% कर्तव्य चक्र के साथ प्रत्येक प्रत्येक reinforcer निम्नलिखित उत्तेजना दीपक फ़्लैश बेतरतीब ढंग से चुना दरों में से एक है.
- प्रत्येक उत्तेजना दीपक फ़्लैश या तो छोड़ दिया या कक्ष के दाईं ओर पर बेतरतीब ढंग से है.
- reinforcer की अवधि के लिए एक श्रवण प्रोत्साहन प्रदान, हमारी प्रयोगशाला में, हम एक जलसेक पंप है जो कक्ष में पृष्ठभूमि शोर से ऊपर लगभग ध्वनि 3 डीबी प्रदान करता है ट्रिगर.
- प्रोग्राम कोड के लिए वास्तविक समय में निम्न मानों को प्रदर्शित: 1. सक्रिय लीवर प्रेस, 2 की संख्या. निष्क्रिय लीवर प्रेस, 3 की संख्या. Reinforcers, 4 की संख्या. समय (0.1 दूसरी वेतन वृद्धि में).
2. जानवरों (3 दिन प्रक्रिया) संभाल
- जानवरों की सुविधा के लिए acclimation के बाद पशुओं को संभालने शुरू करते हैं. यह उठाया जा रहा है और ले जाया पशुओं आदत डालना होगा.
- पिंजरे में दस्ताने हाथ रखकर और उन्हें दे 90 सेकंड के लिए बैठने के द्वारा शुरू करो. यदि हर माउस अपने हाथों को उस समय में जांच नहीं की गई, धीरे से चूहों की ओर हाथ कदम है और प्रतीक्षा के लिए हर एक सूंघ करने के लिए और / या आगे बढ़ने से पहले अपने हाथों से संपर्क करें.
- ध्यान से ऊपर पूंछ के आधार द्वारा एक एक करके हर एक माउस और यह आपके हाथ पर जगह लेने, जल्दी से इसे ऊपर उठाने और इसे वापस नीचे लाने के लिए माउस से अपने हाथ की पिंजरे में वापस चलने के लिए अनुमति देने के.
- प्रत्येक माउस 5-10 बार दोहराएँ, माउस के आचरण पर निर्भर करता है. अंतिम समय यह किया है, माउस उच्च पकड़ (यह अपने हाथ पर खड़े के साथ) समय की अवधि के लिए दिन के आधार पर. दिन 1: 5 सेकंड, दिवस 2: 10 सेकंड, 3 दिन: 15 सेकंड. सुनिश्चित करें कि प्रत्येक माउस दिन के लिए इस कसौटी को पूरा. 1 दिवस पर, पिंजरों के बीच दस्ताने बदल जाते हैं.
- 2 दिन, स्ट्रोक जानवर वापस पर शुरुआत है, जबकि माउस अपने हाथ पर है. इसके अलावा, 2 दिवस के अवसर पर पशुओं दैनिक वजन शुरू करते हैं. विषय संख्या निरूपित Sharpie के साथ एक जानवर की पूंछ मार्क.
- यदि इंजेक्शन प्रयोग के दौरान दिया जाएगा, 2 दिवस पर इंजेक्शन चूहों habituating शुरू करते हैं. पिंजरे में सभी चूहों के बाद संभाला गया है और दिन के लिए कसौटी मुलाकात किया जाना चाहिए.
3. स्वच्छ और परीक्षण उपकरण
- गर्म पानी के साथ पैन के नीचे से धो लें.
- 30% इथेनॉल के साथ operant कक्ष की दीवारों और फर्श साफ करें.
- भागो एक परीक्षण प्रोग्राम है कि घर रोशनी, पंखे, और उत्तेजना रोशनी पर बदल जाता है, लीवर फैली, रिकॉर्ड और लीवर प्रेस.
- सुनिश्चित करें कि सभी रोशनी और पंखे सही ढंग से काम कर रहे हैं और कार्यक्रम का परीक्षण करने के लिए सुनिश्चित करें कि सभी लीवर प्रेस दर्ज हैं.
- 30% इथेनॉल के साथ स्वच्छ levers.
4. Operant सत्र (सत्र 5-6 दिन / सप्ताह के दिन एक ही समय पर होना चाहिए) निष्पादित
- प्रत्येक माउस वजन.
- प्रत्येक कक्ष में प्रोग्राम लोड और प्रयोग उचित एनोटेट. जानवरों (यानी, सक्रिय लीवर चूहों के आधे के लिए छोड़ दिया लीवर को सौंपा है, सही लीवर दूसरे आधे के लिए सक्रिय है) के बीच सक्रिय लीवर counterbalanced किया जाना चाहिए, लेकिन परिवर्तन सक्रिय लीवर की ओर एक बार माउस एक माउस कभी नहीं किया गया है सौंपा.
- प्रत्येक माउस उसके नामित कक्ष के लिए परिवहन, चैम्बर बंद, और सत्र शुरू.
- बाद सत्र समाप्त होता है, तुरंत माउस को हटाने और पूंछ फिर - निशान.
- साफ़ कक्षों के रूप में धारा 3 में वर्णित है.
- सक्रिय और निष्क्रिय लीवर प्रेस की संख्या के लिए डेटा का विश्लेषण. Reinforcers और / या लीवर सटीकता (% सक्रिय लीवर प्रेस) की संख्या भी सूचित किया जा सकता है. यदि चूहों ओ.एस.एस. पर उपचार के प्रभाव के लिए परीक्षण किया जा रहे हैं सुनिश्चित करें कि सभी परीक्षण किया चूहों अधिग्रहण मानदंड से मुलाकात की है (उदाहरण के लिए, 20 सक्रिय लीवर और अंतिम तीन FR-1 सत्र के लिए प्रेस> 65% सक्रिय लीवर प्रेस> ) पहले उपचार शुरुआत करने के लिए.
- के अधिग्रहण के बाद FR-1 जवाब, सुदृढीकरण की अनुसूची (उदाहरण के लिए, एक उच्च निश्चित अनुपात, प्रगतिशील अनुपात, यादृच्छिक अनुपात, आदि) बदल किया जा सकता है.
5. प्रतिनिधि परिणाम
पुरुष C57Bl/6J चूहों के द्वारा ओ.एस.एस. अधिग्रहण का एक उदाहरण चित्रा 1 (से 23 reproduced) में दिखाया गया है . नियंत्रण चूहों समान शर्तों लिया, या तो लीवर पर कि लीवर प्रेस को छोड़कर कोई conse नहीं थाquence. चूहों के एक अन्य पलटन चित्रा 2 में दिखाया गया है. इस प्रयोग में, चूहों के एक समूह ओ.एस.एस. सुदृढीकरण प्राप्त किया, जबकि एक अन्य समूह प्राप्त भोजन सुदृढीकरण. हमने पाया है कि विज्ञापन libitum भोजन के लिए उपयोग की शर्तों के तहत, दोनों तय की और प्रगतिशील जवाब अनुपात ओ.एस.एस. और 10% के लिए सुनिश्चित करें (2 चित्रा, ए और बी) प्रतिक्रिया के बीच समान हैं. यह दो अलग सुदृढीकरण (संवेदी और भोजन) के प्रकार है कि भूख राज्य या प्रतिक्रिया की दर में अंतर से उत्पन्न संभावित घालमेल से बचा जाता है पर हेरफेर के प्रभावी तुलना के लिए अनुमति देता है.
चित्रा 1: ओ.एस.एस. चूहों और नियंत्रण द्वारा लीवर प्रेस ओ.एस.एस. चूहों प्रत्येक सक्रिय लीवर प्रेस (FR-1 सुदृढीकरण अनुसूची) के बाद विभिन्न दृश्य और श्रवण उत्तेजनाओं प्राप्त किया, जबकि निष्क्रिय लीवर प्रेस कोई परिणाम नहीं था. नियंत्रण चूहों समान शर्तों लिया लेकिन वहाँ या तो लीवर (लीवर 1 और 2 चिह्नित कर रहे हैं और हैं counterbalanced एक ही तरीके है कि सक्रिय और निष्क्रिय लीवर ओ.एस.एस. चूहों के लिए counterbalanced हैं में पशुओं भर) को दबाने का कोई परिणाम था. सक्रिय ओ.एस.एस. चूहों द्वारा दबाने लीवर निष्क्रिय लीवर के सापेक्ष वृद्धि हुई थी दबाने (* पी <0.05 ** 0.01 <पी) और गैर प्रबलित लीवर नियंत्रणों द्वारा उपयोग करने के लिए (n 8 = 7, $ पी <0.05, $ $ पी <.01 ). चित्रा 23 से reproduced.
चित्रा 2: ओ.एस.एस. चूहों और चूहों के भोजन के लिए प्रतिक्रिया द्वारा लीवर प्रेस ए) चूहे ओ.एस.एस. उत्तेजनाओं या भोजन reinforcer है (10% सुनिश्चित) के लिए एक FR-1 सुदृढीकरण अनुसूची पर जवाब. सभी चूहों प्रयोगों की अवधि के लिए विज्ञापन libidum भोजन के लिए उपयोग किया था. बी) FR-1 सत्र के बाद, चूहों पांच दिनों के लिए एक प्रगतिशील सुदृढीकरण (पीआर) के अनुपात अनुसूची करने के लिए उन्नत थे. डेटा प्रत्येक जानवर के लिए चार दिन और पांच से मूल्यों का मतलब है प्रतिनिधित्व करते हैं. अंतिम पूरा अनुपात सही Y-अक्ष पर सूचना दी है और इसी reinforcer (यानी 30 प्रतिक्रियाओं के लिए पहले नौ reinforcers कमाई के बाद 10 वें reinforcer प्राप्त करने के लिए आवश्यक हैं) को प्राप्त करने के लिए आवश्यक प्रतिक्रियाओं की संख्या को संदर्भित करता है है.
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Discussion
Operant मांग सनसनी नसों में नशीली दवाओं के आत्म - प्रशासन जब माउस पसंद के पशु के लिए एक उपयोगी विकल्प है. तथ्य यह है कि न तो सर्जरी और न ही कैथेटर रखरखाव की आवश्यकता है लाभदायक है, के रूप में इन माउस में महत्वपूर्ण तकनीकी बाधाओं रहे हैं. ओ.एस.एस. भी आकर्षक है क्योंकि यह भोजन के रूप में अन्य प्राकृतिक reinforcers से अलग सुदृढीकरण के पहलुओं को मापने हो सकता है.
यह उपयोगी है ध्यान दें करने के लिए कि माउस में व्यवहार उपायों को अत्यधिक परिवर्तनशील विभिन्न पर्यावरणीय स्थितियों 24 के पार किया जा सकता है. यह समस्या हमारे ओ.एस.एस. के साथ अपनी प्रयोगशाला में उत्पन्न हो गई है. जब प्रक्रिया पहली विशेषता थी, पशुओं के लिए एक सुविधा है कि उच्च यातायात और दिन भर में यह काम कर रहे लोगों की एक बड़ी संख्या में रखे थे. इस समय के दौरान, चूहों एक "सामान्य" प्रकाश चक्र (:; 0800-1400 ~ चलाने के प्रयोगों घंटे 0600-1800 पर रोशनी) पर रखे थे. Vanderbilt neurobehavioral प्रयोगशाला के भीतर एक समर्पित आवास की सुविधा के लिए जाने के बाद हमने पाया कि ओ.एस.एस. के प्रगतिशील अनुपात प्रदर्शन बहुत कम की तुलना में हम पहले देखा था, जवाब के बजाय स्थिर शेष पांच दिनों से अधिक गिरावट आई है. यह सुविधा बहुत कम यातायात है और कर्मियों के लिए चुपचाप काम करते हैं और सुविधा में प्रदर्शन प्रयोगों की संवेदनशील प्रकृति के बारे में पता होना करने के लिए प्रशिक्षित किया जाता है. और ओ.एस.एस. प्रदर्शन करने के लिए क्या हम पहले उल्लेख किया है वापस आ गया है; हम से है कि प्रयोग के समय के दौरान जागना को बढ़ावा देता है (प्रयोगों ~ 0800-1400 घंटे चलाने घंटे 1500-0300 पर रोशनी) है एक प्रकाश चक्र के लिए चूहों समायोजित.
निम्नलिखित ओ.एस.एस. प्रयोगों के लिए हमारे मानक स्थितियों के एक वर्णन है. पुरुष C57Bl/6J चूहों जैक्सन प्रयोगशालाओं से 3 सप्ताह की आयु (बार हार्बर, ME) पर आदेश दिए हैं और कम से कम एक प्रयोगों के लिए पहले सप्ताह के लिए संशोधित प्रकाश चक्र में रखे. पशु मकई Cobb सेलूलोज़ ताजा (केयर) की एक छोटी राशि के साथ पूरक बिस्तर में 2-5 के समूहों में रखे जाते हैं. प्रयोगों प्रति सप्ताह 5-6 दिन प्रदर्शन कर रहे हैं और पिंजरे परिवर्तन केवल प्रयोगों के बिना एक दिन के लिए पहले प्रदर्शन. जबकि इन हमारे मानक स्थितियों रहे हैं, हमने पाया है कि महिला और बड़े चूहों (20 सप्ताह) भी ओ.एस.एस. प्राप्त करने में सक्षम हैं. वर्तमान में हम है कि ओ.एस.एस. के प्रदर्शन को प्रभावित कर सकता है अन्य चर की जांच कर रहे हैं. हालांकि यह ज्ञात है कि स्थिर दृश्य stimuli 17 चूहों में reinforcers के रूप में सेवा करने में सक्षम हैं, यह अज्ञात है कि क्या है कि हम और दूसरों को वर्तमान परिस्थितियों में 20,22,23 नेतृत्व बढ़ा सुदृढीकरण के लिए कार्यरत है उत्तेजनाओं की गतिशीलता बढ़ाने के दृष्टिकोण . एक अन्य चर कि ओ.एस.एस. को प्रभावित कर सकता है माउस तनाव है. तनाव मतभेद व्यवहार और स्नायविक 25-29 उपायों की एक किस्म के लिए चूहों में वर्णित किया गया है, और ओ.एस.एस. पर अंतर प्रदर्शन और operant भोजन के लिए प्रतिक्रिया इस व्यवहार के आनुवंशिक आधार में अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकता है.
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Disclosures
ब्याज की कोई संघर्ष की घोषणा की.
Acknowledgments
इस परियोजना NIH अनुदान (DGW) DA19112 और DA026994 (सीएमओ) द्वारा समर्थित किया गया. चित्रण कैथरीन Louderback द्वारा प्रदान की गई थी. प्रयोगों Vanderbilt murine neurobehavioral प्रयोगशाला में प्रदर्शन किया गया.
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).
