En procedure til at undersøge, hvorvidt en alkohol associeret miljømæssig sammenhæng at udløse fornyelse af alkohol-søger adfærd hos rotter er beskrevet.
Miljømæssige sammenhænge, hvor misbrugsstoffer forbruges kan udløse trang, et subjektivt Pavlovsk-betinget reaktion, der kan lette narkotika-søger adfærd og hurtig tilbagefald i afholdende stofbrugere. Vi har udviklet en procedure for at undersøge de adfærdsmæssige og neurale processer, der medierer effekten af kontekst på alkohol-søger adfærd hos rotter. Efter akklimatisering til smagen og farmakologiske virkninger 15% ethanol i hjemmet bur, mandlige Lang-Evans rotter modtager pavlovsk uddannelse forskelsbehandling (PDT) i conditioning kamre. I hver daglig (man-fre) PDT-session, 16 forsøg hver af to forskellige 10 sek auditive konditionerede stimuli forekomme. Under en stimulus CS + 0,2 ml 15% ethanol, leveres i en fluid port til oral indtagelse. Den anden stimulus, CS-, ikke parret med ethanol. På tværs af sessioner, poster i væsken port under CS + stige, mens poster i løbet af CS stabilisere sig på et lavere niveau, hvilket indikerer, at en Predictive association mellem CS + og ethanol er erhvervet. Under PDT hvert kammer er udstyret med en specifik konfiguration af visuelle, olfaktoriske og taktile kontekstuelle stimuli. Efter PDT, er udslettelse træning udført på samme kammer, er nu udstyret med en anden konfiguration af kontekstuelle stimuli. CS + og CS præsenteres som før, men ethanol tilbageholdes, hvilket medfører en gradvis nedgang i poster port under CS +. Ved test, der anbringes rotterne tilbage i PDT kontekst og præsenteres med CS + og CS som før, men uden ethanol. Denne manipulation udløser en robust og selektiv stigning i antallet af havnefaciliteter indtastninger foretaget i løbet af alkohol prædiktiv CS +, med ingen ændring i at reagere under CS. Denne effekt, der omtales som kontekst-induceret fornyelse, illustrerer den kraftfulde kapacitet sammenhænge forbundet med alkoholforbrug til at stimulere alkohol-søgende adfærd som reaktion på Pavlovs alkohol signaler.
Resterende ædru er en betydelig udfordring af personer, der lider af alkoholmisbrug lidelser står over for. Afholdenhed er en tid med sårbarhed over for adfærdsmæssige, psykologiske og fysiologiske virkninger af miljømæssige stimuli, som rutinemæssigt ledsager alkohol, som kan gennem Pavlov konditionering, bliver forbundet med beruselse 1,2. Udsættelse for alkohol forudsigende tidskoder kan fremkalde betingede reaktioner såsom alkohol trang, som kan reklamere for alkohol-søger adfærd, der letter tilbagefald 3,4.
De stereotype sekvenser af adfærd, der fører til alkoholforbrug kan medføre visse typer af stimuli, der skal rutinemæssigt opleves umiddelbart før de farmakologiske virkninger af alkohol indtag. For eksempel syn, lugt og smag af alkohol er sensoriske egenskaber af alkohol, som pålideligt forud forgiftning. Ud over sådanne signaler, som er benævnt »diskret« eller »Proximal 'signaler, miljømæssige sammenhænge, hvor lægemidler anvendes regelmæssigt kan også provokere begær 5,6. Eksponering for fysiske lokaliteter, hvor narkotika tidligere har været anvendt, kan derfor være en kritisk udløser for tilbagefald 7.
Dyremodeller er blevet udviklet til at studere de neurale mekanismer, der medierer effekten af narkotika tilknyttede kontekster på narkotika-søger adfærd 8-13. Den her beskrevne procedure giver mulighed for undersøgelse af, hvordan sammenhænge forbundet med alkoholforbrug kan modulere alkohol-søger adfærd, der frembringes af en diskret, alkohol prædiktiv pavlovsk stikord.
Pavlov træning diskrimination gennemføres på en konkret miljømæssig sammenhæng, hvor rotter er uddannet til at skelne adfærdsmæssigt mellem to auditive konditionerede stimuli, en CS +, der er parret med alkohol og en CS, der ikke er. Extinction sessioner udføres derefter i en anden sammenhæng, hvor der reagerer på den CS+ Mindskes som følge af alkohol tilbageholdes. Efterfølgende reeksponering til alkohol er forbundet, Pavlov træning sammenhæng udløser en selektiv stigning i alkohol-søgende adfærd fremkaldt af CS +, med ingen ændring i at reagere på CS. Dette resultat, som vi konsekvent har gentaget 9,14-16 strækker fund fra instrumentale condition procedurer, hvor narkotika sammenhænge har vist sig at fremme fornyelse af operant responser associeret med drug delivery 10,13.
Resultater fra denne procedure viser, at stimuli diskrete miljø, som rutinemæssigt ledsager alkohol levering kan opnå den nødvendige kapacitet til at køre alkohol-søger adfærd. De viser også, at kontekstuelle stimuli forbundet med den kendte tilgængelighed eller fravær af alkohol kan vejlede betinget adfærdsmæssige reaktioner på diskrete alkohol-prædiktiv signaler.
Kritiske trin i protokollen
Sammenhænge i den foreliggende opgave at optage stimuli, der er eksterne i rotten. Imidlertid kan interoceptiv tilstand af rotte på testen også udgøre en »sammenhæng«, som kan påvirke fornyelse 20. Det er derfor vigtigt at vænne rotter til de procedurer, der kan opstå før fornyelsen test og ændre deres interoceptiv tilstand, ligesom intrakranielle microinfusions eller systemiske injektioner. Desuden bør tilvænning til microinfusions eller systemiske injektioner skal foretages før både udslettelse og PDT sessions, for at forhindre sådanne procedurer fra at blive forbundet med en bestemt fase af forsøget.
Temporal parametre, såsom CS varighed, CS-USA interval og intertrial interval (ITI), har længe været kendt for at påvirke konditioneret reagere i en række conditioning paradigmer 21-26. Tilsvarende kan tidsmæssige parametre har indflydelse på observation af fornyelsen effekt i vores procedure. Et sæt af andre end de i protokollen parametre bør eksperimentelt valideret i pilotundersøgelser, før du fortsætter at ansætte dem i større undersøgelser.
Ændringer og fejlfinding
Tidligere forskning har vist, at mængden af ethanol, at rotter spiser i hjemmet bur kan variere som en funktion af leverandøren, hvorfra rotter købes 17,27. Leverandøren er derfor en vigtig overvejelse for denne fase af undersøgelsen. Tilsvarende bør valget af rottestammen considered omhyggeligt, da der er mange rapporter om stammeforskelle i ethanolforbrug 28-31.
Forudgående arbejde i et afskrækningsmiddel condition paradigme har vist, at den udviklingsmæssige alder rotter påvirker observation af fornyelse af en pavlovsk konditioneret frygt reaktion 32. Manglen på en fornyelse effekt hos meget unge rotter (yngre end postnatal dag 20) er blevet foreslået at skyldes forringet kodning af kontekstuel information 33. Den udviklingsmæssige alder af rotter, der skal anvendes i den foreliggende procedure, bør derfor tages i betragtning.
Fornyelse af Pavlov betingede alkohol-søger adfærd er observeret, når 10% 9,16, 15% 14 eller 20% 15 ethanolopløsninger blev brugt under hjembur ethanol adgang og PDT faser af forsøget. Forskere kan bruge nogen af disse koncentrationer af ethanol med henblik på oprettelse af denne procedure i deres LABORATORerne.
Under købet af Pavlov uddannelse diskrimination er det vigtigt at tjekke væskeporte efter hver session for at sikre, at al ethanol, der blev leveret er indtaget. Forlader rotter i de conditioning kamre i yderligere 10 – 15 minutter efter hver session kan ske tidligt i PDT at fremme forbruget af et ethanol, der ikke blev forbrugt under sessionen. Antallet af rotter forlader uforbrugt ethanol i havnene forventes at falde som PDT skrider frem. Hvis der ved udgangen af PDT rotter er enten (a) ikke indtager al ethanol og / eller (b), ikke reagerer på den CS + så disse emner bør udgå fra undersøgelsen. De fleste rotter pålideligt reagere mere til CS + end CS. Dog kan nogle rotter reagerer på et højt niveau for begge signaler, hvilket ikke viser tegn på forskelsbehandling. Rotter, der viser høje reagerer på både CS + og CS under PDT er ikke faldet fra undersøgelsen. Det er vores erfaring, disse emner viser bemærkelsesværdig diskriminationunder den første ekstinktionsseance i fravær af ethanol, hvilket tyder på, at deres høje reagere på CS under PDT drives ved tilstedeværelsen af ethanol i fluidporten. Disse emner har også en tendens til at vise robuste fornyelse effekter.
Begrænsninger i proceduren
Fordi fornyelsen testen udføres i fravær af ethanol, aircondition port poster fremkaldt af CS + gradvist aftage over test session. Derfor er den samlede adfærd genereres på test, mod hvilken kan vurderes eksperimentelt inducerede ændringer, er forholdsvis lav. Fordi der i denne opgave at reagere tendens til at være højere i starten versus testens afslutning sessionen, er det vigtigt at undersøge virkningerne af eksperimentelle manipulationer på konditioneret svare på en trial-by-forsøgsbasis.
Angivelser i væsken beholder være det vigtigste afhængig foranstaltning i denne opgave. Dog kan en fejlagtig port indgang være registrerede hvis et dyr er tæt nok til væsken beholderen til at bryde den infrarøde stråle på tværs af åbningen af fluidporten med sine whiskers. Mens uregelmæssige fejlagtige svar er indlysende som en dramatisk stigning i den samlede havn poster i forhold til emnet adfærd på tidligere sessioner. Videooptagelser dyrene vil lette påvisning af mulige fejlagtige svar, og giver mulighed for en mere raffineret analyse af den adfærd, der udvises af rotterne hele træning og test.
Betydningen af teknik med hensyn til eksisterende / alternative metoder
Kontekst-induceret fornyelse af narkotika-søger adfærd i høj grad studeret ved hjælp af en instrumental condition opgave, som den primære afhængige variabel er en operant svar, såsom en løftestang presse 8,34 eller næsen poke 12. I den foreliggende procedure, narkotika-søger svar er "betinget tilgang" til væsken port, der fremkaldes af præsentationer afCS +. Dette svar sandsynligvis erhvervet gennem pavlovsk læring, som er den læringsproces, der medierer dannelsen af associationer mellem miljømæssige stimuli og de farmakologiske virkninger af misbrugsstoffer hos mennesker.
Fremtidige applikationer
Denne opgave kan anvendes i kombination med Neuropharmacology, optogenetics og neurokemi at studere de neurale mekanismer, der er involveret i kontekst-induceret fornyelse af Pavlov-condition alkohol-søger adfærd 16. Hertil kommer, kan adfærdsmæssige og neurale mekanismer, der regulerer erhvervelsen og udslettelse af Pavlov-condition alkohol-søger adfærd blive undersøgt. Endelig kan denne opgave bruges til at udforske manipulationer af udslettelse, der kan forhindre fornyelse, en vigtig retning for translationel forskning med henblik på at mindske virkningerne af narkotika forbundet miljømæssige sammenhænge på reaktivitet til narkotika forudsigende tidskoder efter cue eksponering terapi i menneskelig supplects.
The authors have nothing to disclose.
This work was supported by the National Institute on Alcohol Abuse and Alcoholism (RO1 AA014925 awarded to Dr. Patricia H. Janak at University of California, San Francisco, CA, USA), Fonds de recherche du Quebec – Santé (NC) and the Natural Sciences and Engineering Research Council (NC, 387224-2010). The open-access publication of this article was made possible by sponsorship from Med Associates Inc.
Name of Reagent/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Heavy-duty utility cart | Rubbermaid | #4520-88 | Used to transport rats in their home cage from the colony room to the behavior room or other facilities |
Rats, Long-Evans | Harlan | – | Rats weighed 220-240g on arrival |
Ohaus scale | Fisher | #S402421 | For weighing rats; tare the bottom of a plastic container first, then put the rat in it to weigh it |
Beta-chips, aspen | Harlan | #7090A | Bedding for home cage |
Nylabone | Bio-Serv | #K3580 | Enrichment provided in the home cage |
Autoclavable rodent chow | Agribrands, Charles River | #5075 | For feeding rats |
Wire bar cage lid | Ancare | #R20SS2B | Custom made with two slots for bottles |
Cage bottom | Ancare | #R20PC | To house rats |
Stoppers | Ancare | #8.5 | Rubber stoppers to occlude opening in water bottles & graduated cylinders; goes with ball point sipper tubes |
Ball point tubes, 1.5" length | Ancare | #TD-99 | Inserted in stoppers, enables rats to drink from water bottles and graduated cylinders |
Water bottles | Ancare | #FSPC8HT | 473 ml (16 oz) capacity, needs to be occluded with stopper |
Graduated cylinders, 100ml | Fisher | #0300741 | To contain ethanol during alcohol exposure in the home cage; spouted end needs to be cut off to enable occlusion with stoppers |
Mettler scale | Mettler Toledo | #MS6001S | For weighing water bottles and ethanol cylinders |
Polyethylene tubing, 1/32" inner diameter, 1/32" wall thickness, 3/32" outside diameter | Fisher | #14-169-1A | To connect 20 ml ethanol syringe to fluid port |
Needle, 18g, 1.5" length | Fisher | #B305199 | To connect polyethylene tubing to ethanol syringes; needs to be filed |
Syringes, 20ml, Luer-Lok non-sterile | Fisher | #1482316J | To contain ethanol on the fluid pumps; needs to be connected to the polyethylene tubing by a 18g 1 1/2 needle |
Syringes, 60ml, Luer-Lok non-sterile | Fisher | #14-820-11 | To flush polyethylene tubing after PDT sessions |
Single speed syringe pump, 3.33 rpm | Med Associates Inc. | #ENV-018MD | To hold 20 ml ethanol syringes and deliver ethanol |
Fluid port | Med Associates Inc. | #ENV-254-CB | To enable ethanol delivery during PDT sessions; connected to ethanol syringes with polyethylene tubing |
Port entry infrared detector | Med Associates Inc. | #ENV-215M | Fixed on both sides of fluid port; need 2 per fluid port |
Houselight, 28V, 100mA | Med Associates Inc. | #ENV-135M | Provides general lighting in conditioning chamber |
Clicker module | Med Associates Inc. | #ENV-225SM | Auditory stimulus for conditioning chamber |
White noise generator with speaker | Med Associates Inc. | #PHM-100 | Auditory stimulus for conditioning chamber |
Bar floor | Med Associates Inc. | #ENV-009A-GF | To go with modular test chamber |
Bench coat, absorbant | VWR | #89126-790 | Absorbant paper to put in metal tray, needs to be cut to fit the metal tray |
Polycarbonate sheet, 1/8" thick, 12-5/8"x10" | Johnston Plastics | #30102515 | To make smooth transparent floor insert used for context 1. Needs to be cut in 11.5"x12.25" pieces |
Aluminium sheet perforated, 0.063"thick, 48"x96", 0.250" holes x 0.375" centers | Anica Steel | – | To make perforated floor insert used for context 2. Needs to be cut in 11.5"x12.25" pieces |
Black cardboard, 0.053" thick, 28"x44" | Omer DeSerres | #P1909 | To construct panels covering the ceiling, door and back wall of the conditioning chamber in context 1. Needs to be cut to size. Each chamber needs three panels measuring approximately 11.5"x13.25". The panels can be joined by the narrower side using duct tape. |
All-purpose strength duct tape, 1.88"x45yd. | Duck Tape | – | Adhesive material to connect the black cardboard panels used to cover the back wall, ceiling and door in context 1. |
Modular test chamber | Med Associates Inc. | #ENV-009A | Conditioning chamber |
Sound attenuating cubicles | Med Associates Inc. | #ENV-200R3AM | Comes with installed 28V DC fan (#ENV-025F) |
Petri dish | Fisher | #08748B | Bottom only, to contain the sprayed solution that provides the odor stimulus; needs to be centered in the metal tray in conditioning chambers |
PCI interface package | Med Associates Inc. | #DIG-700P2-R2 | Connects tabletop interface cabinet to computer; includes 1 interface card, 1 Decode card, 1 ribbon cable and 1 28V DC power cable |
Large tabletop cabinet and power supply | Med Associates Inc. | #SG-6510D | Used to contain the 12 cards included in the SmartCrtrl 8 Input, 16 Output package |
SmartCtrl 8 Input, 16 Output package | Med Associates Inc. | #DIG-716P2 | Used to connect and control the devices in the conditioning chamber. The package includes all the cables, the interface module and the connection panel. |
Med PC IV software | Med Associates Inc. | #SOF-735 | Software to run programs. Needs to be installed on the computer. |
Monitor LG, 19" LCD | Concordia computer store | #W1942TQ-BF | Computer monitor; to go with computer running Med PC IV |
HP Z200 tower workstation | Concordia computer store | #BZ788US#ABA | Computer on which Med PC IV is run |
Benzaldehyde, ≥99% | Les produits chimiques OMEGA Chemical Company Inc. | #B37-50 | Dilute in tap water for almond context odor |
Lemon oil, cold pressed, California | Sigma Aldrich | #W262528-1KG-K | Dilute in tap water for lemon context odor |
Ethyl alcohol, 95% | Commercial Alcohols | – | Dilute in tap water to desired concentration |