Summary
Répondant aux signaux alimentaires ou de médicaments augmente jumelé au cours d'une période d'abstinence et cela peut rapporter à une susceptibilité accrue aux comportements rechute. Ici, nous en détail une procédure d'évaluation de cette «soif d'incubation de" chez les rats qui se sont auto-administrés saccharose.
Abstract
Pour quelqu'un sur un état de manque alimentaire régime alimentaire restreint, en réponse à la nourriture appariés indices peuvent servir de point de transition de comportement clés entre l'abstinence et de rechute à la nourriture en prenant 1. Envies alimentaires conceptualisé de cette manière est semblable à l'état de manque, en réponse à la drogue jumelé indices. Une riche littérature a été développée autour de la compréhension des déterminants comportementaux et neurobiologiques du désir de drogue, nous et d'autres ont mis l'accent récemment sur la traduction de techniques de recherche en toxicomanie de base pour mieux comprendre la dépendance de type comportements liés à l'alimentation 2-4.
Comme fait dans de précédentes études de l'état de manque, nous examinons le comportement soif du saccharose en utilisant un modèle de rat de rechute. Dans ce modèle, les rats s'auto-administrer deux médicaments ou de nourriture à des sessions sur plusieurs jours. Dans une session, le levier de répondre assure la récompense avec un ton + stimulus lumineux. Comportements Craving est alors opérationnel défini comme répondant à unsession ultérieure, où la récompense n'est pas disponible. Les rats de répondre de manière fiable pour le ton + stimulus lumineux, probablement en raison de ses propriétés acquises conditionnée renfort 5. Ce comportement est parfois appelée la recherche du saccharose ou de réactivité de repère. Dans la présente discussion, nous allons utiliser la "soif de saccharose« terme à subsumer ces deux constructions.
Dans la dernière décennie, nous nous sommes concentrés sur la façon dont la longueur de temps après récompenser les auto-administration soif récompense influences. Fait intéressant, les rats augmentation de répondre pour le cue récompense jumelé au cours de plusieurs semaines d'une période de travail forcé de l'abstinence. Cette «d'incubation de la soif" est observé chez les rats qui se sont auto-administrés soit la nourriture ou l'abus des drogues 4,6. Cette augmentation en fonction du temps soif que nous avons identifiés dans le modèle animal peut avoir une grande importance potentielle pour la drogue et les comportements humains dépendance alimentaire. Nous présentons ici un protocole pour l'incubation d'évaluer Sucrosoif soi chez les rats. Des variantes de la procédure sera indiquée lorsque le désir est évalué comme répondant à un discret saccharose jumelé cue suivantes en appuyant sur le levier de l'extinction dans les auto-administration de saccharose contexte (extinction sans indices) ou en tant que répondant pour le saccharose appariés indices dans un contexte d'extinction générale (avec des indices d'extinction).
Protocol
1. Expérimentation animale
- Homme rats Long-Evans âge de 3 mois au début de l'étude. Les rats sont Simonsen dérivés (Gilroy, Californie, Etats-Unis) élevés dans le vivarium Université Western Washington et sont logés individuellement sur un 12-h reverse cycle jour / nuit (lumières à 0700) avec des pastilles de Purina Mills Inc rongeurs Mazuri (Gray Summit , MO, Etats-Unis) et l'eau ad libitum disponibles.
- Toutes les formations et les tests ont lieu entre 0900-1300 avec les cohortes de rats toujours formés et testés dans le même temps quotidien.
- Les rats sont pesés chaque lundi, mercredi et vendredi, pour la durée de l'étude.
- Immédiatement avant la phase d'entraînement, les rats sont privés d'eau pendant environ 20 h pour encourager l'auto-administration de saccharose sur la première journée de formation.
2. Procédures comportementales
Toutes les procédures de conditionnement opérant comportementales utilisation standard des chambres de conditionnement opérant (Associés Inc Med, St. Albans, VT, États-Unis) avec une pompe à perfusion (Razel Scientific Instruments, St. Albans, Vermont, Etats-Unis) situé sur le dessus de chaque chambre de conditionnement opérant. Chambres conditionnement opérant sont enfermés dans des armoires atténuation sonore avec des ventilateurs (Western Washington University, USA). Toutes les conditions expérimentales et de collecte de données sont contrôlés par le logiciel PC Med IV (Associés Inc Med, St. Albans, Vermont, Etats-Unis).
Chambres de conditionnement opérant (30 x 20 x 24 cm) contient deux leviers (un fixe et une rétractable), un générateur de tonalité, une lumière blanche au-dessus de la relance levier escamotable, et une lumière maison rouge sur le mur opposé. La pompe à perfusion offre de saccharose dans un récipient de récompense à la droite du levier actif. Les leviers sont à 10 cm du sol de la grille. Quatre photobeams infrarouges sillonnent chaque chambre. Les poutres avant sont chacune 10,5 cm des murs latéraux et les poutres latérales de chaque 6 cm des murs latéraux. Chaque faisceau est de 4,5 cm au dessus du rez-barres en acier inoxydable. Les poutres unere mis à compter le nombre de ruptures complètes. Le nombre total de ruptures de faisceau sont enregistrées lors du contrôle, de formation et de l'avidité.
À l'exception de la restriction de l'eau avant la première séance d'entraînement, les rats sont fournis ad libitum nourriture et d'eau à la fois dans des cages à domicile et dans les chambres de conditionnement opérant. Chambres sont dans une chambre de test dédié qui, comme avec le vivarium, est sur un cycle de lumière inversé. Les rats sont transportés dans des cages à domicile entre les chambres sur un chariot qui est recouvert d'un tissu bloquant la lumière. A la fin de chaque session, les rats sont retournés à la maison des cages.
Il ya trois phases à l'expérience typique: Formation, abstinence forcée, et des essais. Les tests sont la soif où la session est évaluée. Nous évaluons soif dans deux procédures de tests généraux, selon l'étude. Ces deux procédures sont décrites dans les sections 2.3.1 et 2.3.2.
- Formation
- Dans l'expérience typique, les rats passent 2 h / jour pendant10 jours consécutifs dans des chambres de conditionnement opérant, où ils sont autorisés à appuyer sur la rétractables (actif) de levier pour une livraison de 0,2 ml de solution de saccharose à 10% dans la prise à la droite de la manette.
- Cette réponse permet également d'activer un stimulus composé constitué d'un ton (2 kHz, 15 dB sur le bruit ambiant) et de la lumière blanche. Le stimulus composé dure pendant 5 s et est suivie par un temps de 40 s sur, au cours de laquelle appuie sur le levier actif sont enregistrées mais aucune conséquence programmée.
- Une réponse sur les inactifs (stationnaire) du levier n'a aucune conséquence programmée, mais les presses sont enregistrées. Le nombre de ruptures de faisceau sont enregistrées au cours de formation et d'essais. Toutes les mesures d'intervention et locomoteurs sont comptabilisés comme des cours de temps (2 bacs minute), mais sont généralement signalés comme des totaux par session.
- L'abstinence forcée. Les rats restent dans des cages à domicile pour la durée de l'abstinence forcée. Les périodes typiques d'abstinence forcée que nous utilisons sont d'avoir des rats testés èmee jour suivant immédiatement le dernier jour de formation (jour 1 de l'abstinence forcée) ou 30 jours suivant le dernier jour de la formation (30 jours d'abstinence forcée).
- Test
- Extinction, sans repères. Dans cette procédure de test, les rats sont d'abord permis d'appuyer sur le levier actif dans des conditions identiques à la formation, à l'exception que la réponse n'a pas de conséquences et la durée de la session est de 1 h. Rats expérience d'au moins six de ces séances d'extinction sur le jour du test. Chaque session d'extinction est séparé par une période de 5 minutes où le levier actif est rentré et la lumière interne est désactivé. «Extinction» est indiquée si le levier active répondant a été réduite à moins de 20 presses / h. Certains rats exigent un septième session. La prochaine session (après un autre délai de 5 minutes) est la session de test où les rats pouvez ensuite appuyer sur la tonalité de la lumière blanche + qui a été initialement associé à chaque livraison de saccharose pendant la formation.
- Extinction avec des indices. Dans cette abréviationD Procédure d'essai, les rats sont autorisés à appuyer sur le levier actif dans des conditions identiques à l'exception de la formation que le saccharose n'est pas livré.
- Levier inactif pressage est utilisé comme une mesure de discrimination levier. Il est également, avec des pauses photobeam, utilisée comme une mesure de l'activation du moteur non-spécifique. Changements motrice vs motivation compliquent l'interprétation des comportements envie. Le levier inactif de répondre et de données pause photobeam sont utiles pour clarifier les contributions du moteur vs motivation à l'avidité, comme le sont les groupes de comparaison dans les études pharmacologiques où les rats répondant à un taux élevé de saccharose ou d'une autre nourriture sont mis au défi avec un composé soif potentiels affectant (par exemple 7 , 8).
3. Manipulations Représentant pour Affect Craving saccharose, après des périodes variables abstinence forcée
La méthode générale décrite ici fournit un moyen de sonder le comportement et neurobiologiques déterminationnts du désir après des périodes variables de l'abstinence forcée. Décrites ici sont des méthodes liées à des résultats représentatifs prévus à l'article 4.
- Satiété. Certains rats ont reçu des bouteilles de saccharose à 10% dans leurs cages à domicile pour les 17 h juste avant les essais 8. Rats dans cette étude ont été testées en utilisant la procédure d'extinction sans repères.
- Enrichissement de l'environnement. Pendant la période d'abstinence forcée, certains rats est resté dans le logement individuel (Contrôles) tandis que d'autres ont été déplacés dans un grand (36 "largeur x 20" profondeur x 40 "de hauteur; Produits Cage de qualité, Portland, OR, États-Unis) cage avec trois cohortes (enrichi). Les animaux Enrichi avait plusieurs jouets dans leur environnement y compris les tubes PVC et ont également reçu des jouets roman tous les M, W, F 10. Rats dans cette étude ont été testées en utilisant la procédure d'extinction sans repères.
- Défi pharmacologique. Sur la journée test, les rats ont été prétraités avec une dose de l'antagoniste de la dopamine D1 SCH 23390. Rats dans cette étude were testées en utilisant la procédure d'extinction avec des indices.
4. Les résultats représentatifs:
Figure 1 Formation Représentant et les données d'essai pour une incubation de l'expérience de soif saccharose.
Les points de données indiquent la moyenne ± SEM. La taille du groupe de la figure 1a est de 77 rats et de la figure la taille des groupes varie de 11 à 12 1b par groupe. * Différence significative par jour 1 groupe, p <0,05. Ce chiffre est adapté à partir de données en 8 avec la permission de Springer.
Figure 2 Effet de satiété saccharose sur soif de saccharose après 1 ou 30 jours d'abstinence forcée. La taille des groupes sont 8-9 par groupe. * Différence significative par jour 1 groupe, † différence significative du contrôle de groupe, p <0,05. Ce chiffre est adaptéà partir de 9 avec la permission d'Elsevier.
Figure 3 Un mois d'enrichissement environnemental réduit soif saccharose. La taille des groupes sont chacun 8 rats. * Différence significative par jour 1, † différence significative du contrôle de groupe, p <0,05. Ce chiffre est adapté à partir de 10 avec la permission de Wolters Kluwer Health.
Figure 4 systémique SCH 23390 soif de saccharose diminué de façon plus efficace après une journée d'abstinence forcée. Tailles de groupe sont de 8 à 12 par groupe. * Différence significative par jour 1 groupe, † différence significative entre 0 groupe de dose, p <0,05. Ce chiffre est adapté à partir de 8 avec la permission de Springer.
- La figure 1 indique les données représentatives de formation et d'essais pour les rats s'auto-administrer de saccharose (figure1 TOP) et ensuite répondre à l'extinction avec la queue du saccharose jumelé disponibles (figure 1 en bas). Comme le montre, les rats de répondre de manière sélective sur le levier actif pendant l'entraînement et lors des essais. Fait intéressant, répondant inactif et l'activité locomotrice montrer quelques incubation, bien que l'effet est plus robuste sur le levier active répondant.
- La figure 2 montre l'effet de satiété avec du saccharose sur la soif de saccharose après 1 ou 30 jours d'abstinence forcée. Satiété réduite extinction sans indices de répondre après deux périodes d'abstinence forcée, mais répond seulement réduit de la queue du saccharose seul à des rats qui avaient un seul jour d'abstinence forcée.
- Comme le montre la figure 3, l'enrichissement environnemental réduit Extinction incubés sans cue répondre et répondre de la queue du saccharose seuls comportements aux niveaux trouvés après seulement un jour d'abstinence forcée.
- La figure 4 montre un effet sur l'abstinence dépend de SCH 23390 sur l'extinction des signaux répondre. SCH 23390 a été le plus effective à réduire l'envie de saccharose après 1, contre 30, les jours d'abstinence forcée.
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Discussion
Les procédures que nous décrivons ici pourraient être identifiés comme des procédures de réintégration, même si cela est techniquement inexact comme levier pressant de la queue n'est pas éteinte avant la séance d'essais envie. Dans une procédure de rétablissement typique, répondant à la récompense appariés indices est éteint et ensuite "rétabli" avec l'administration d'une présentation non contingent de la récompense (d'amorçage induit par réintégration) ou un facteur de stress telles que choc électrique (induit par le stress réintégration) 11. L'extinction des seuls appuyant sur le levier suivie par l'accès à la queue (point 2.3.1) est l'approximation la plus proche à la réintégration. Néanmoins, les procédures que nous décrivons permettent de mesurer orientées vers un but de répondre pendant un repère de saccharose-appariés. Sur le plan opérationnel, ce comportement est la cue-enhanced "craving" des comportements qui peuvent être pertinents à des comportements de rechute 4,12-14.
Il ya quelques avantages pratiques de l'extinction à la procédure des indices (ITEm 2.3.2) sur la extinction sans indices suivie par l'accès à la procédure de cue (point 2.3.1). Avec cette dernière approche, certains rats ne pas éteindre le critère en six séances, ce qui nécessite une session d'extinction supplémentaires. En revanche, la Extinction 2 h à la procédure des indices donne un laps de temps prévisible pour l'évaluation de l'avidité et est donc plus favorable à des modèles où l'exposition au contexte d'auto-administration doit être maintenu uniforme dans les sujets et les conditions. Un exemple d'une telle étude serait celui où le tissu cérébral est collectée immédiatement à la fin d'une session de soif pour l'évaluation ultérieure de l'expression du gène précoce immédiat.
Une limitation de l'extinction à la procédure est que les indices des indices contextuels et discrètes sont présentés ensemble. Donc l'interprétation de la contribution des indices contextuels vs discrète au comportement soif et le cerveau des modifications moléculaires sera confondu. Cela pourrait être particulièrement important dans le moDes études lecular comme preuve n'existe pour une dissociation entre les substrats neuronaux de contexte vs discrète cue-apprentissage par 15,16.
Enfin, une limitation générale de la procédure concernant les conceptions abstinence forcée des tests répétés, c'est que "l'abstinence" questions. Répondant à la queue augmente au fil du temps. Par conséquent, ce modèle ne permet pas de tests répétés significatif de sujets, à moins que le temps entre les tests sont pris en compte.
En conclusion, l'incubation de la procédure soif de saccharose fournit un modèle dépendant du temps augmente dans les comportements de manque qui peut contribuer à la nature rebelle de l'addiction. De manière générale, le modèle a des motifs raisonnables de validité prédictive, en partie en raison d'avoir le modèle le rétablissement du bien-validé à sa base 4,17,18. Utilisation du modèle d'incubation de la soif de saccharose à sonder les déterminants comportementaux et neurobiologiques d'incubation peuvent donner un aperçu de nOvel approches de traitement pour leur toxicomanie.
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Disclosures
Toutes les procédures de suivi les directives énoncées dans les «Principes de protection des animaux de laboratoire» (publication NIH pas. 86-23) et ont été approuvés par les soins de l'Université Western Washington animaux institutionnel et le Comité d'utilisation.
Acknowledgments
La production de ce manuscrit et de la vidéo a été soutenue par le National Institute on Drug Abuse / National Institutes of Health octroi R15 DA016285-02, la Western Washington University activités de recherche biomédicale en neurosciences Initiative et la Western Washington University.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Enrichment Cage | Quality Cage Company | FH-36½T-N | |
| Operant Chamber | Med Associates, Inc. | MED-008-CT-B3 | |
| SCH 23390 | Sigma-Aldrich | D054 |
References
- Sobik, L., Hutchison, K., Craighead, L. Cue-elicited craving for food: a fresh approach to the study of binge eating. Appetite. 44, 253-2561 (2005).
- Geiger, B. M. Deficits of mesolimbic dopamine neurotransmission in rat dietary obesity. Neuroscience. 159, 1193-1199 (2009).
- Grimm, J. W. Craving In Animal Models of Drug Addiction. Olmstead, C. , Humana Press. New York. 311-336 (2011).
- Grimm, J. W., Kruzich, P. J., See, R. E. Contingent access to stimuli associated with cocaine self-administration is required for reinstatement of drug-seeking behavior. Psychobiology. 28, 383-386 (2000).
- Bossert, J. M., Ghitza, U. E., Lu, L., Epstein, D. H., Shaham, Y. Neurobiology of relapse to heroin and cocaine seeking: an update and clinical implications. Eur. J. Pharmacol. 526, 36-50 (2005).
- Bossert, J. M., Poles, G. C., Wihbey, K. A., Koya, E., Shaham, Y. Differential effects of blockade of dopamine D1-family receptors in nucleus accumbens core or shell on reinstatement of heroin seeking induced by contextual and discrete cues. J. Neurosci. 27, 12655-12663 (2007).
- Grimm, J. W. Effects of systemic or nucleus accumbens-directed dopamine D1 receptor antagonism on sucrose seeking in rats. Psychopharmacology (Berl). , (2011).
- Grimm, J. W., Fyall, A. M., Osincup, D. P. Incubation of sucrose craving: effects of reduced training and sucrose pre-loading. Physiol Behav. 84, 73-79 (2005).
- Grimm, J. W. Environmental enrichment attenuates cue-induced reinstatement of sucrose seeking in rats. Behav Pharmacol. 19, 777-785 (2008).
- Shaham, Y., Shalev, U., Lu, L., De Wit, H., Stewart, J. The reinstatement model of drug relapse: history, methodology and major findings. Psychopharmacology (Berl). 168, 3-20 (2003).
- Childress, A. R. Limbic activation during cue-induced cocaine craving. Am J Psychiatry. 156, 11-18 (1999).
- Gearhardt, A. N. Neural Correlates of Food Addiction. Arch. Gen. Psychiatry. , (2011).
- Markou, A. Animal models of drug craving. Psychopharmacology (Berl). 112, 163-182 (1993).
- Phillips, R. G., LeDoux, J. E. Differential contribution of amygdala and hippocampus to cued and contextual fear conditioning. Behav. Neurosci. 106, 274-285 (1992).
- Holland, P. C., Bouton, M. E. Hippocampus and context in classical conditioning. Curr. Opin. Neurobiol. 9, 195-202 (1999).
- 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).
- Kupferschmidt, D. A., Brown, Z. J., Erb, S. A Procedure for Studying the Footshock-Induced Reinstatement of Cocaine Seeking in Laboratory Rats. J. Vis. Exp. (47), (2011).
