Summary
이 프로토콜에서는 마우스의 reinforcer으로 감각 자극을 사용하여 operant 학습하는 방법을 설명합니다. 이것은 사전에 훈련이나 음식 제한을 필요로하지 않으며 그것은 같은 음식으로 약리 또는 자연 reinforcer를 사용하지 않고 동기 행동의 연구를 수 있습니다.
Abstract
Operant 방법은 동기를 행동의 연구를위한 강력한 행동 도구입니다. 이러한 '자기 관리'방식은 높은 건설의 타당성에 의한 약물 중독 연구에 광범위하게 사용되었습니다. Operant 연구는 연구자에게 중독 과정의 여러 측면의 잠복기 조사를위한 도구를 제공합니다. 예를 들어, 급성 보강 (약물과 비 약물 모두)의 메커니즘은 자기 관리 행동 1-6 영향을 분자 표적의 능력을 결정하는 약리 또는 유전 도구를 사용하여 테스트하실 수 있습니다. 또한, 약물 또는 음식을 추구하는 행동은 기본 reinforcer의 부재에서 공부하고,이 과정을 방해하는 약리 물질의 능력은 중독 3의 치료에 유용할 수 있습니다 분자 표적과 화합물의 발견 잠복기 모델입니다 수 있습니다 7-9. 마우스에 정맥 주사 약물 자기 관리 연구를 수행하는 하나의 문제가 카테 테르의 명백을 유지의 기술적인 어려움이다. 이 실험에서 마찰 속도가 높다 40 % 또는 10-15 이상에 도달할 수 있습니다. 약물 자기 관리와 함께 또 다른 일반적인 문제는 reinforcer의 pharmacologically 유발 효과가 특정 동작을 생산하는 통찰력이다. 예를 들어, 강화 및 psychostimulants의 신경 효과 측정들은 psychomotor 효과에 의해 실마리를 못찾고 수 있습니다. 약물 중독을 공부 그들의 유틸리티가 마약 자기 관리를 변경 일부 조작 음식 자기 관리에 미치는 영향을 최소화있다는 사실에 의해 제한되지만 식품 보강을 사용 Operant 방법은 이러한 함정을 피할 수 있습니다. 예를 들어, D1의 도파민 수용체의 mesolimbic 도파민의 병변이나 한방 음식 자체 관리 12,16에 큰 영향을하지 않고 코카인 자기 관리를 줄일 수 있습니다.
감각 자극은 기본 reinforcers (예 : 에어컨하지 reinforcers) 17-22로 응답 operant 지원 능력에 대해 설명했습니다. 청각 및 시각 자극은 자기 관리 놀라울 정도로 작은이 보강 기본 신경 메커니즘에 대해 알고 있지만, 여러 종류 18,21,23로. (OSS) 모델을 추구 operant 센세이션이 감각 강화 24 신경 메커니즘의 연구가 중요 있도록 마우스의 감각 자기 관리를위한 강력한 모델입니다. OSS의 추가 장점은 중독과 관련이있을 수 있습니다 operant 행동의 차이에 대한 돌연변이 쥐를 화면에있는 능력입니다. 우리는 이전에 psychostimulant 자기 관리의 결함으로 표시 도파민 D1 수용체 녹아웃 마우스는, 또한 OSS 24를 얻기 실패보고있다. 이것은 이들 쥐가 음식 reinforcer로 사용하는 경우 operant 작업을 학습 할 수있다의 독특한 찾는 것입니다. 식품 보강을 사용 operant 연구는 일반 동기 행동과 위에서 언급한 메커니즘을 기본 식품 강화, 연구에 유용하게 사용될 수 있지만 이러한 연구는 약물 중독의 분자 메커니즘을 연구하기 위해 응용 프로그램에 제한됩니다. 따라서, OSS 약물 중독 프로세스의 연구에 특히 매력적인 모델이되도록 식품 강화에서 구분되는 감각과 psychostimulant 보강을 중재 유사한 신경 기판이있을 수 있습니다. OSS 및 약물 reinforcers의 다른 분자 표적 사이의 중복의 정도는 불분명하지만, 우리가 현재 추구하는 주제이다. 이러한 멸종에 대한 저항과 같은 중독의 일부 측면은 OSS와 관찰 수 있지만, 우리는 상승 25이 모델 24 관찰하고 있지 않은 것으로 나타났습니다. 흥미롭게도, 섭취량 및 중독의 다른 측면의 상승은 자당 26 자기 관리와 관찰됩니다. 따라서 비 약물 operant 절차 중독과 관련된 프로세스를 연구하기 위해 원하는 때, 음식이나 감각 reinforcers이 가장 요구되는 특정 질문에 맞게 선택할 수 있습니다.
결론적으로, 음식 자체 관리 및 마우스의 OSS 모두 높은 처리량 동기 부여에 관련된 신경 타겟의 약리 또는 유전자 조작의 효과를 연구하기 위해 의미있게 정맥 카테터를 필요하지 않는 장점이 있습니다. reinforcer로 음식을 사용하는 operant 테스트는 음식 섭취의 규제에 관한 연구에 특히 유용하지만, OSS는 감각 자극의 강화 메커니즘을 연구하고 특히 APT하고 추구 참신하고 중독에 광범위한 적용가있을 수 있습니다.
Protocol
1. reinforcer로 다양한 시각과 청각 자극을 사용하여 operant 테스트 세션을 실행하는 프로그램을 작성
- 고정 비율 (FR) 세션 : 주택 조명 및 팬 세션 동안 켜져와 길이 세션을 한 시간을 확인하십시오. 진보 비율 세션, 세션 이시간 길이합니다. 양쪽 레버는 레버가 동물 (각 동물에 대한 레버 할당 전혀 변경)를 통해 "활성"대 "비활성"지정 세션과 보상 기간 연장했습니다.
- 각 reinforcer은 다음 매개 변수에 따라 다양합니다 그러한 방식으로 프로그램을 코드 :
- 2, 4, 6, 또는 8 초 : 각 reinforcer 무작위로 선택한 다음 서비스 기간이 중 하나입니다.
- 50 % 듀티 사이클과 0.625, 1.25, 2.5, 또는 5 Hz에서 각 각 reinforcer 무작위로 선택한 다음 자극 램프 플래시 요금 중 하나입니다.
- 각 자극 램프 플래시가 왼쪽 또는 챔버의 오른쪽 하나를 임의로 있습니다.
- reinforcer 기간 동안 청각 자극을 제공, 우리 연구실에, 우리는 챔버의 배경 소음 사운드 위에 약 3dB를 제공하는 주입 펌프를 실행.
- 1 : 실시간으로 다음과 같은 값을 표시하는 프로그램을 코드입니다. 활성 레버 프레스, 2의 개수입니다. 비활성 레버 프레스 3의 개수입니다. reinforcers 4의 개수입니다. 시간 (0.1 초 단위).
2. 동물 (3 일 과정)를 처리할
- 동물 시설에 acclimation 후 동물을 처리 시작합니다. 이것은 뭔가를 집어 들어서 이송될 수있는 동물을 길들 것입니다.
- 케이지에 장갑 낀 손을 넣어하고 90 초위한 앉아셔서하여 시작하십시오. 모든 마우스가 그 시간에 손을 조사하지 않은 경우 부드럽게 쥐를 향해 손을 이동하고 각 냄새를 맡고 및 / 또는 진행하기 전에 손을 연락을 기다립니다.
- 조심스럽게 꼬리의 기반 한 각 마우스 하나를 선택하여 손에 배치, 신속하게 그것을 올려서와 마우스가 케이지에 다시 손을의에서 도보 수 있도록 다시 아래로 그것을 가져올 수있을 것이다.
- 마우스의 행동에 따라 각각의 마우스를 50-10 회 반복합니다. 이것이 완료 최종 시간, 날짜에 따라 일정 기간 동안 (이것은 당신의 손에 서)를 마우스 높은시오. 1 일 : 5 초, 일 2 : 10 초, 3 일 : 15 초. 각 마우스 그날이 기준을 충족하는지 확인하십시오. 1 일에, 새장 사이에 장갑을 변경합니다.
- 마우스가 손에있는 동안 주 2 스트로크 동물의 뒷면에 시작. 또한 2 일, 매일 동물을 무게 시작합니다. 제목 번호를 나타내는 수있는 샤피 각 동물의 꼬리를 표시합니다.
- 주사는 실험 기간 동안 제공됩니다면, 주 2 주사로 쥐 habituating 시작합니다. 새장의 모든 마우스 처리와 하루 기준을 충족 후에이 완료되어야합니다.
3. 클린 및 테스트 장비
- 온수 바닥 냄비를 씻으십시오.
- 30 % 에탄올로 operant 챔버 벽 및 바닥 청소.
- , 주택 조명, 팬, 그리고 자극 조명 켜지 레버를 확장하고, 기록 레버 프레스 테스트 프로그램을 실행합니다.
- 모든 조명과 팬들이 제대로 작동하는지 확인하고 모든 레버 프레스가 기록되는 것을 보장하기 위해 프로그램을 테스트합니다.
- 30 % 에탄올로 청소 레버스.
4. operant 세션 (세션은 하루 중 같은 시간에 5-6일 / 주한다)를 수행
- 각 마우스의 무게를.
- 각각의 챔버로 프로그램을로드하고 적절하게 실험을 주석. 활성 레버는 동물 (즉, 활성 레버가 생쥐의 절반은 왼쪽 레버에 할당되며 오른쪽 레버는 다른 반쪽에 대한 활성) 사이 counterbalanced해야하지만, 마우스 마우스가되면 활성 레버 사이드 변경 절대 할당.
- 그 지정된 챔버 각 마우스를 전송 챔버를 닫고하고, 세션을 시작합니다.
- 세션이 끝나면 즉시 마우스를 제거하고 꼬리를 다시 표시합니다.
- 클린 챔버 스는 제 3의 설명.
- 활성 및 비활성 레버 프레스의 개수에 대한 데이터를 분석합니다. reinforcers 및 / 또는 레버 정밀도 (% 활성 레버 프레스)의 개수도보고 있습니다. 생쥐는 OSS에 대한 치료의 효과에 대한 검사가 될 경우, 테스트하는 모든 마우스 (예 : 인수 기준을 충족했는지 확인> 마지막 3 FR - 1 세션 20 활성 레버 프레스 및> 65% 활성 레버 프레스 ) 전에 치료를 시작합니다.
- 취득 후 FR - 1 강화의 일정은 (예를 들어, 높은 고정 비율, 진보적인 비율, 임의의 비율 등)을 변경할 수 있습니다, 응답.
5. 대표 결과
남성 C57Bl/6J 마우스로 OSS 수집의 예제는 그림 1 (23 복제)에 표시됩니다. 컨트롤 마우스는 동일한 조건을 받았습니다 중 레버 그 레버 프레스를 제외하고 아무 conse 없었다quence. 생쥐의 다른 일대는 그림 2에 표시됩니다. 다른 그룹은 식품 보강을받은 반면 본 실험에서는 생쥐 한 그룹은 OSS 보강을 받았습니다. 우리는 식품 광고 libitum 액세스 조건 하에서 응답을 모두 고정하고 진취적인 비율은 OSS와 (그림 2, A와 B) 확인 10 % 응답 사이의 유사 것으로 나타났습니다. 이것은 기아 상태 또는 반응 속도의 차이로 인한 잠재적인 confounds를 피할 두 가지 보강 유형 (감각 및 식품)에 대한 조작의 효과 비교를위한 수 있습니다.
그림 1 :. OSS의 마우스 및 제어에 의해 레버 프레스 비활성 레버 프레스 아무런 결과도 없었하면서 OSS 마우스는 각 활성 레버 프레스 (강화의 FR - 1 일정) 다음과 같은 다양한 시각과 청각 자극을 받았습니다. 컨트롤 마우스는 동일한 조건을 받았습니다하지만, 어느 레버를 (레버은 활성 및 비활성 레버가 OSS의 마우스에 대한 counterbalanced되는 동일한 방식으로 동물에 걸쳐 1과 2를 표시된하고 counterbalanced 있습니다) 누르면 아무런 결과가 없었다. OSS 마우스로 눌러 활성 레버가 눌러 비활성 레버에 상대적으로 증가되었다 (* P <0.05, ** P <0.01)와 컨트롤 키를 눌러 아닌 철근 레버로 (N = 7 8, $ P <0.05, $ $ P <0.01 ). 23 재현 그림.
그림 2. 음식에 대한 응답 OSS의 마우스 및 마우스에 의해 레버 프레스 A.) 마우스는 OSS의 자극이나 음식 reinforcer (10 % 보장)에 대한 강화의 FR - 1 일정에 응답했습니다. 모든 생쥐는 실험 기간 동안 식품 광고 libidum 액세스를했다. B.)는 FR - 1 세션 후, 생쥐는 5 일 동안 강화의 진보적인 비율 (PR) 일정을 고급되었습니다. 데이터는 일 사 각 동물하기위한 다섯 가지의 값의 의미를 나타냅니다. 완료 최종 비율은 Y 축 오른쪽에보고하고 해당 reinforcer (예 : 30 응답는 이전에 다음 ID로 구 reinforcers를 취득한 후 10 번째 reinforcer를 얻을 필요합니다)을 구하는 데 필요한 응답의 수를 의미합니다.
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Discussion
원하는 Operant 감각은 마우스가 선택의 동물이다 정맥 주사 약물 자기 관리에 유용한 대안입니다. 수술이나 카테터 유지도가 필요하다는 사실은 이것이 마우스에서 중요한 기술적 장애물 있으므로, 유리한 것입니다. 이 같은 음식 등 다른 자연 reinforcers와는 강화의 측면을 측정하는 수 있기 때문에 OSS도 매력적입니다.
이것은 마우스의 행동 조치가 다른 환경 조건 24에 걸쳐 높은 변수 수 있습니다 유용합니다. 이 문제는 OSS와 우리 자신의 연구실에 생겨났다. 프로 시저가 처음 특징되었을 때, 동물은 높은 트래픽과 하루 종일 거기에 일하는 사람들이 많은을 가진 시설에 보관되어 있었다. 이 기간 동안, 생쥐는 "정상적인"라이트 사이클 (; ~ 0800-1400를 실행하는 실험 0600-1800 H 불을)에 보관되어 있었다. 밴더빌트 Neurobehavioral 연구소 내에 전용 주거 시설로 이동 후, 우리는 OSS의 진보적인 비율 성능이 우리가 이전에 관찰했던 것보다 훨씬 낮은 것으로 나타났습니다, 응답하는 대신 안정 남은 5 일간의 이상 감소했다. 이 시설은 훨씬 적은 트래픽을 보유하고 직원은 조용히 작동과 작업의 시설에서 수행 실험의 민감한 인식하도록 훈련하고 있습니다. 와 OSS의 성능이 우리가 이전에 언급 것들에 반환했습니다; 우리는 이후 실험의 시간 동안 깨어있는을 촉진 (실험 ~ 0800-1400 H를 실행 1500-0300 H 불을) 가벼운 사이클로 생쥐를 조정합니다.
다음은 OSS 실험을위한 표준 조건에 대한 설명입니다. 남성 C57Bl/6J 마우스는 잭슨 연구소에서 세 3 주 (바 하버, ME)에서 주문 사전 실험에 적어도 한 주 동안 수정된 빛을주기에 보관되어 있습니다. 동물은 셀룰로오스의 소량 (케어 신선)와 보충 옥수수 코브 침구에서 2-5의 그룹으로 보관되어있다. 실험은 주당 5~6일을 수행하고 케이지 변경은 실험을하지 않고 이전에 하루에 수행됩니다. 이들은 표준 조건있는 동안, 우리는 여성 세 이상 마우스 (최대 20 주)도 OSS 인수를 수있다는 사실을 발견했습니다. 현재 OSS의 성능에 영향을 미칠 수있는 다른 변수를 검토하고 있습니다. 그것이 정적 시각적 자극이 쥐 17 reinforcers 역할을 할 수있다 알려져 있지만, 그것은 알 수 있는지 여부를 우리와 다른 사람들이 현재의 조건에서 증가 보강에 20,22,23 리드를 사용한 그 자극의 역학을 강화의 접근 . OSS에 영향을 미칠 수있는 또 다른 변수는 마우스 부담입니다. 스트레인 차이는 행동 및 신경 조치 25-29의 다양한 생쥐에서 설명되고 있고, 음식에 대한 응답 차동 OSS에 대한 성능 및 operant이 행동의 유전적 토대에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다.
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Disclosures
관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.
Acknowledgments
이 프로젝트는 NIH 교부금 DA19112 (DGW)와 DA026994 (CMO)에 의해 지원되었다. 일러스트 레이션은 캐서린 Louderback에 의해 제공되었다. 실험은 밴더빌트 Murine Neurobehavioral 연구실에서 수행되었다.
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. |
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