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 der Maus

Published: November 10, 2010 doi: 10.3791/2292

Summary

In diesem Protokoll beschreiben wir eine Methode der operanten Lernen mit Sinnesreizen als Verstärker in der Maus. Es erfordert keine vorherige Schulung oder Lebensmittel Beschränkung, und es erlaubt das Studium der motiviertes Verhalten ohne den Einsatz eines pharmakologischen oder natürliche Verstärker wie Essen.

Protocol

1. Schreiben Programm operanten Test-Sessions laufen mit vielfältigen visuellen und auditiven Reizen als Verstärker

  1. Für festen Verhältnis (FR) Sitzungen: make Sitzungen 1 Stunde lang mit Haus Licht und Lüfter eingeschaltet während der Sitzung. Für progressive Verhältnis Sitzungen, Sitzungen zu 2 Stunden lang. Haben beide Hebel für die Dauer der Sitzung und Gegengewicht, die Hebel als "aktiv" vs "inaktiv" ist über Tiere (Hebel-Zuweisung für jedes Tier ändert sich nie) erweitert.
  2. Code des Programms in einer Weise, dass jeder Verstärker entsprechend der folgenden Parameter ist vielfältig:
    • jeder Verstärker verfügt über eine der folgenden Laufzeiten zufällig gewählt: 2, 4, 6 oder 8 Sekunden.
    • jeder Verstärker verfügt über eine der folgenden Stimulus-Lampe blinkt Raten zufällig gewählt: 0,625, 1,25, 2,5 oder 5 Hz, jeweils mit einem Tastverhältnis von 50%.
    • jeden Stimulus-Lampe blinkt nach dem Zufallsprinzip entweder auf der linken oder der rechten Seite der Kammer.
    • bieten eine akustische Impulse für die Dauer der Verstärker, die in unserem Labor, lösen wir eine Infusionspumpe, die klingen ca. 3 dB bietet über die Geräuschkulisse in der Kammer.
  3. Code des Programms auf die folgenden Werte in Echtzeit-Anzeige: 1. Anzahl der aktiven Hebel drückt, 2. Anzahl der inaktiven Hebel drückt, 3. Anzahl der Verstärker, 4. Time (in 0,1 Sekunden-Schritten).

2. Handle Tiere (3 Tage-Verfahren)

  1. Nach Akklimatisierung an die Tierhaltung, beginnen mit den Tieren umgehen. Dies wird gewöhnen sich die Tiere werden abgeholt und transportiert werden.
  2. Starten Sie, indem behandschuhten Hände in den Käfig und ließ sie sitzen für 90 sek. Wenn jede Maus hat nicht die Hände in dieser Zeit untersucht, sanft bewegen Hände zu Mäusen und warten für jeden zu schnuppern und / oder kontaktieren Sie Ihre Hände, bevor Sie fortfahren.
  3. Vorsichtig holen jeder Maus einen nach dem anderen durch die Basis des Schwanzes und legen Sie es auf der Hand, schnell heben ihn auf und brachte es wieder nach unten, damit die Maus, um zu Fuß von der Hand in den Käfig zurück.
  4. Wiederholen Sie für jede Maus 5-10 mal, je nach Verhalten der Maus. Die letzte Zeit dies geschehen ist, halten Sie die Maustaste hoch (mit ihm stehend auf der Hand) für einen bestimmten Zeitraum, je nach Tag. Tag 1: 5 sec, Tag 2: 10 sec, Tag 3: 15 sek. Stellen Sie sicher, dass jede Maus dieses Kriterium erfüllt für den Tag. Am Tag 1, die Handschuhe wechseln zwischen den Käfigen.
  5. Beginnend am Tag 2, Schlaganfall den Rücken des Tieres, während sich die Maus auf der Hand. Auch am Tag 2, beginnen mit einem Gewicht der Tiere täglich. Mark jedes Tier den Schwanz mit einem Sharpie zu unterwerfen angibt.
  6. Wenn Injektionen während des Experiments gegeben wird, beginnen gewöhnen Mäusen Injektionen am Tag 2. Dies sollte geschehen, nachdem alle Mäuse im Käfig haben gehandhabt worden und erfüllt das Kriterium für den Tag sein.

3. Saubere und Prüfmittel

  1. Wash Bodenwanne mit heißem Wasser.
  2. Saubere operante Kammer Wände und Böden mit 30% Ethanol.
  3. Führen Sie einen Test-Programm, das auf Haus Licht, Ventilator und Stimulus Licht dreht, erstreckt Hebel, und Aufzeichnungen Hebelpressen.
  4. Stellen Sie sicher, dass alle Lichter und die Fans sind richtig funktioniert und das Programm testen, um sicherzustellen, dass alle Hebel drückt aufgezeichnet werden.
  5. Saubere Hebel mit 30% Ethanol.

4. Führen operanten Sitzung (Sitzungen sollten 5-6 Tage / Woche zur gleichen Zeit des Tages)

  1. Wiegen jeder Maus.
  2. Laden Sie das Programm in jeder Kammer und kommentieren das Experiment entsprechend. Die aktive Hebel sollte zwischen Tieren (dh die aktive Hebel ist, um den linken Hebel für die Hälfte der Mäuse zugeordnet, der rechte Hebel ist für die andere Hälfte aktiv) ausgeglichen werden, sondern die aktive Hebel Seite ändert sich nie wieder mit der Maus eine Maus wurde zugewiesen.
  3. Transport jeder Maus, die benannte Kammer, in der Nähe der Kammer, und starten Sie die Sitzung.
  4. Nach der Sitzung endet, umgehend entfernen Sie die Maus und re-mark den Schwanz.
  5. Reinigen Sie Kammern wie in Abschnitt 3 beschrieben.
  6. Analysieren von Daten für die Anzahl der aktiven und inaktiven Hebel drückt. Anzahl der Verstärker und / oder Hebel Genauigkeit (% aktiv Hebelpressen) können ebenfalls gemeldet werden. Wenn Mäuse gehen, um für die Wirkung einer Behandlung auf OSS geprüft werden, sicherzustellen, dass alle Mäuse getestet werden müssen Akquisition Kriterien erfüllt (z. B.> 20 aktive Hebelpressen und> 65% aktive Hebelpressen für drei letzten FR-1-Sessions ) vor Beginn der Behandlung.
  7. Nach Erwerb der FR-1 reagiert, den Zeitplan für die Verstärkung verändert werden kann (zum Beispiel einen höheren festen Verhältnis, progressive Verhältnis, random-Verhältnis, etc.) sein.

5. Repräsentative Ergebnisse

Ein Beispiel für OSS Erwerb von männlichen C57BL/6J-Mäuse ist in Abbildung 1 (reproduziert aus 23) gezeigt. Kontrollmäuse unterzog identischen Bedingungen, außer, dass der Hebel drückt auf beiden Hebel hatte keine KonsequenzenSequenz. Eine weitere Gruppe von Mäusen ist in Abbildung 2 dargestellt. In diesem Experiment erhielt eine Gruppe von Mäusen OSS Verstärkung, während die andere Gruppe erhielt Verstärkung durch Essen. Wir haben festgestellt, dass unter den Bedingungen der ad libitum Zugang zu Nahrung, sowohl feste als auch progressive Verhältnis reagiert ähnlich zwischen OSS und die Reaktion für 10% sicher (Abb. 2, A und B) sind. Dies ermöglicht eine effektive Vergleiche von einer Manipulation an zwei verschiedenen Typen Verstärkung (sensorische und Nahrungsmittel), dass potenzielle verwechselt, die sich aus Hunger Staat oder Unterschiede in der Rücklaufquote vermeidet.

Abbildung 1
Abbildung 1:. Lever Pressen von OSS-Mäusen und Kontrollen OSS Mäuse erhielten vielfältige visuelle und auditive Reize nach jedem aktiven Hebel zu drücken (FR-1 Zeitplan der Bewehrung), während inaktive Hebelpressen hatte keine Konsequenz. Kontrollmäuse unterzog den gleichen Bedingungen, aber es gab keine Folge der Sie entweder den Hebel (Hebel 1 und 2 bezeichnet und sind ausgeglichen über Tiere in der gleichen Weise, dass aktive und inaktive Hebel für OSS-Mäuse sind ausgeglichen). Aktive Hebel drücken von OSS-Mäusen war relativ erhöht, um inaktive Hebel drücken (* p <0,05, ** p <0,01) und unverstärkten Hebel drücken durch Kontrollen (n = 7 8, $ p <0,05, $ $ p <0,01 ). Abbildung reproduziert aus 23.

Abbildung 2
Abbildung 2:. Lever Pressen von OSS-Mäuse und Mäuse reagieren nach Nahrung A.) Mäuse reagierten auf einen FR-1 Zeitplan der Bewehrung für OSS Reize oder Lebensmittel Verstärker (10% sicher). Alle Mäuse hatten ad libidum Zugang zu Nahrung für die Dauer der Experimente. B.) Nach FR-1-Sessions wurden die Mäuse zu einer fortschreitenden Ratio (PR) Zeitplan für die Verstärkung für 5 Tage fortgeschritten. Die Daten repräsentieren die Mittel der Werte aus den Tagen vier und fünf für jedes Tier. Die endgültige Verhältnis abgeschlossen ist auf der rechten Y-Achse gemeldet und bezieht sich auf die Anzahl der Antworten erforderlich, um die entsprechenden Verstärker (dh 30 Antworten sind erforderlich, um die 10 th Verstärker, nachdem zuvor verdiente neun Verstärker zu erhalten) zu erhalten.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Operante sensation seeking ist eine sinnvolle Alternative zu intravenösen Drogenkonsum Selbstverwaltung, wenn die Maus das Tier der Wahl ist. Die Tatsache, dass weder Operation noch Katheter Wartung erforderlich ist, ist vorteilhaft, da diese erhebliche technische Hürden bei der Maus. OSS ist auch attraktiv, weil es die Messung werden Aspekte der Verstärkung unterscheiden sich von anderen natürlichen Verstärker wie Essen.

Es ist nützlich zu beachten, dass Verhaltensmaßnahmen bei der Maus kann sehr variabel in unterschiedlichen Umgebungsbedingungen 24. Dieses Problem ist in unserem eigenen Labor mit OSS entstanden. Wenn das Verfahren zuerst geprägt war, wurden die Tiere in einer Anlage, hohem Verkehrsaufkommen und eine große Anzahl von Menschen, die in ihm den ganzen Tag über hatten untergebracht. Während dieser Zeit wurden die Mäuse auf ein "normales" Licht-Zyklus (:; Experimente laufen ~ 0800-1400 0600-1800 h Licht) untergebracht. Nach dem Umzug in ein eigenes Gehäuse Anlage innerhalb der Vanderbilt Neuropsychologische Labor fanden wir, dass progressive Verhältnis Leistung von OSS viel niedriger als wir bisher beobachtet wurde; reagiert ging über fünf Tage statt stabil bleiben. Diese Einrichtung hat viel weniger Verkehr und das Personal geschult, um ruhig arbeiten und sich bewusst sein, der sensiblen Natur von Experimenten in der Anlage durchgeführt. Und OSS Leistung hat, was wir bereits erwähnt zurückgekehrt;: Wir haben seit den Mäusen zu einer Licht-Zyklus, die Wachheit fördert während der Zeit der Experimente (Experimente laufen ~ 0800-1400 h 1500-0300 h Licht) angepasst.

Das Folgende ist eine Beschreibung unserer Standard-Bedingungen für OSS Experimente. Männlich C57BL/6J-Mäuse sind 3 Wochen alt von Jackson Laboratories (Bar Harbor, ME) bestellt und befindet sich in der modifizierten Licht-Zyklus für mindestens eine Woche vor Experimenten. Die Tiere sind in Gruppen von 2-5 in Mais cobb Betten mit einer kleinen Menge von Cellulose (Care Fresh) ergänzt untergebracht. Die Experimente werden 5-6 Tage pro Woche durchgeführt und Käfig Änderungen sind nur vor einem Tag ohne Experimente durchgeführt. Während diese unseren Standardbedingungen sind, haben wir festgestellt, dass Frauen und älteren Mäusen (bis zu 20 Wochen) auch in der Lage sind zu erwerben OSS. Wir prüfen derzeit andere Variablen, die OSS Leistungsfähigkeit beeinträchtigen können. Es ist zwar bekannt, dass statische visuelle Reize in der Lage, die als Verstärker bei Mäusen 17 sind, ist nicht bekannt, ob der Ansatz zur Verbesserung der Dynamik der Reize, die wir und andere haben 20,22,23 führen zu einer erhöhten Bewehrung eingesetzt in den aktuellen Bedingungen . Eine weitere Variable, die OSS beeinflussen kann, ist Mausstamm. Der Stamm Unterschiede wurden bei Mäusen für eine Vielzahl von Verhaltens-und neurologischen Maßnahmen 25 bis 29 beschrieben worden, und differentielle Performance auf OSS und operante Reaktion für Lebensmittel kann Einblick in genetische Grundlagen für dieses Verhalten liefern.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Keine Interessenskonflikte erklärt.

Acknowledgments

Dieses Projekt wurde durch die NIH gewährt DA19112 (DGW) und DA026994 (CMO) unterstützt. Illustration wurde von Katherine Louderback zur Verfügung gestellt. Die Experimente wurden in der Vanderbilt Murine Neuropsychologische Labor durchgeführt.

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

Neuroscience Ausgabe 45 Neugierverhalten Selbstverwaltung Sucht Motivation Verstärkung
Operante Sensation Seeking in der Maus
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