I detta protokoll beskriver vi en metod för operant inlärning med hjälp av sensoriska stimuli som en förstärkning i musen. Den kräver ingen tidigare utbildning eller mat begränsning, och det gör att studera motiverade beteende utan att använda en farmakologisk eller fysisk förstärkare såsom mat.
Operant metoder är kraftfulla beteendemässiga verktyg för att studera motiverade beteende. Dessa "självstyre" metoder har använts i stor utsträckning i drogberoende forskning på grund av deras höga konstruera giltighet. Operant studier ger forskarna ett verktyg för preklinisk utredning av olika aspekter av missbruk processen. Till exempel kan mekanismer för akut förstärkning (både läkemedel och icke-medicinska) testas med hjälp av farmakologiska eller genetiska verktyg för att bestämma förmågan hos en molekylära målet att påverka egen administration beteende 1-6. Dessutom kan läkemedel eller mat som söker beteenden studeras i avsaknad av den primära förstärkare och förmågan av farmakologiska föreningar att störa denna process är en preklinisk modell för upptäckt av molekylära mål och föreningar som kan vara användbar för behandling av missbruk 3, 7-9. Ett problem med att utföra injektionsmissbruk självstyre studier på mus är den tekniska svårigheten att upprätthålla kateter patency. Slitage priser på dessa experiment är höga och kan nå 40% eller högre 10-15. Ett annat generellt problem med narkotikamissbruk självstyre är kräsna som farmakologiskt-inducerade effekterna av förstärkare producera specifika beteenden. Till exempel kan mätning av att stärka och neurologiska effekterna av psykostimulantia förväxlas med sin psykomotoriska effekter. Operant metoder med mat förstärkning kan undvika dessa fallgropar, men deras nytta av att studera narkotikamissbruk begränsas av det faktum att vissa manipulationer som förändrar läkemedlet självstyre ha minimal inverkan på livsmedel självförvaltning. Till exempel mesolimbiska dopamin lesion eller knockout av D1 dopamin-receptorn minskar kokain självstyre utan att ha en betydande inverkan på livsmedels egen administration 12,16.
Sensoriska stimuli har beskrivits för deras förmåga att stödja operant svarar som primär förstärkare (dvs. inte betingad förstärkare) 17-22. Auditiva och visuella stimuli är egen administreras av flera arter 18,21,23, men förvånansvärt lite är känt om de neurala mekanismerna bakom denna skärpning. Den operant sensation söker (OSS) modellen är en robust modell för att få sensorisk självadministrering i musen, vilket gör att studier av neurala mekanismer viktiga i sensoriska förstärkning 24. En ytterligare fördel med öppen källkod är förmågan att skärmen muterade möss för skillnader i operant beteende som kan vara relevanta för beroende. Vi har rapporterat att dopamin D1 receptorn knockoutmöss, som tidigare visat sig vara bristfällig i psykostimulantia egen administration, också misslyckas med att skaffa OSS 24. Detta är ett unikt fynd i att dessa möss kan lära sig ett operant uppgift när mat används som en förstärkare. Medan operant studier med mat förstärkning kan vara användbara vid studiet av allmänna motiverade beteenden och mekanismerna bakom maten förstärkning, som nämnts ovan, är dessa studier begränsade i sin ansökan till att studera molekylära mekanismer för drogberoende. Således kan det vara liknande neurala substrat förmedla sensorisk och psykostimulantia förstärkning som skiljer sig från mat förstärkning, vilket skulle göra OSS en särskilt attraktiv modell för att studera processer narkotikamissbruk. Graden av överlappning mellan andra molekylära mål av OSS och drog förstärkare är oklart, men är ett ämne som vi för närvarande bedriver. Medan vissa aspekter av missbruk, såsom motstånd mot utrotning kan ses med OSS, har vi funnit att eskalering 25 inte observerats i denna modell 24. Intressant är upptrappning av intag och vissa andra aspekter av missbruk observerats med egen administration av sackaros 26. Så när icke-medicinska operant förfaranden för undersökning missbruksrelaterade processer kan mat eller sensorisk förstärkare väljas för att bäst passa den specifika fråga som ställs.
Sammanfattningsvis både mat själv administration och OSS i musen har den fördelen att inte kräva en intravenös kateter som tillåter en högre genomströmning sätt att studera effekterna av farmakologisk eller genetisk manipulering av neurala mål involverade i motivation. Medan operant tester med mat som en förstärkare är särskilt användbart i studiet av regleringen av födointag, är OSS särskilt villiga att studera förstärkning mekanismer av sensoriska stimuli och kan få bred tillämpning på nyhet söka och missbruk.
Operant känsla söker är ett användbart alternativ till injektionsmissbruk självstyre när musen är djuret val. Det faktum att varken operation eller kateter underhåll krävs är en fördel, eftersom dessa är betydande tekniska hinder i musen. OSS är också intressant eftersom det kan vara att mäta aspekter av förstärkning skiljer sig från andra naturliga förstärkare såsom mat.
Det är nyttigt att notera att beteendemässiga åtgärder i musen kan vara mycket varierande mellan…
The authors have nothing to disclose.
Projektet fick stöd av NIH bidrag DA19112 (DGW) och DA026994 (CMO). Illustration lämnades av Katherine Louderback. Experiment utfördes på Vanderbilt Murine neurobeteende Laboratory.
Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
---|---|---|---|---|
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. |