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Behavior

Evaluación del comportamiento de sensibilización inducida por la cocaína y la preferencia de lugar condicionado en ratones

Published: February 18, 2016 doi: 10.3791/53107
* These authors contributed equally

Protocol

Todos los procedimientos experimentales fueron aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales del Hospital McLean. NOTA: El siguiente protocolo describe un enfoque único al CPP y la sensibilización del aparato locomotor, muchos detalles de los cuales se diferencian de otros protocolos de pruebas exitosas (fase oscura por ejemplo, iluminación, frente a frente a la administración intermitente consecutiva, etc.). Los novatos pueden desear comenzar con estos protocolos, o simplemente utilizarlos como guías, la adaptación de las alteraciones de la literatura basada en la pregunta experimental (s) en cuestión. Se describen métodos automáticos de medición; sin embargo, es posible utilizar medios no automatizados para cada ensayo (es decir, grabación de vídeo, la mano de puntuación).

1. preferencia de lugar condicionado

  1. Equipo y habitaciones planteamiento:
    1. Manejar ratones experimental para 1-3 min cada día, durante al menos 3-5 días antes del ensayo.
      NOTA: Nunca manejado-ratones pueden encontrar retirada de la cámara de stressful, que puede interferir con o alterar acondicionado.
    2. Obtener cuatro o más aparatos de CPP de tres cámaras, preferentemente equipados con luz de haz para la recolección de datos automatizado 18. Asegúrese de que cada cámara tiene dos cámaras más grandes, problemas de vista y al tacto-distintos que se conectan a una cámara más pequeña y neutral a través de las puertas que se pueden subir / bajar para controlar el acceso. Tapas en cada cámara deben abrir para la inserción / extracción de los ratones y ser montado con luces pequeñas, controlables individualmente (regulables) (una por cámara).
      NOTA: diseños de cámara de CPP varían y se pueden adquirir en el comercio o construidos por los investigadores. Para el diseño "equilibrada", un esquema recomendado es una cámara más grande, con paredes blancas y suelos de rejilla de alambre y el otro con paredes negras y suelo de la barra. La cámara intermedia debe tener paredes grises y suelos gris sólido de plexiglás. Para propósitos de explicación, estas cámaras serán referidos como "blanco", "negro" y "medio".Las tapas deben ser claros plexiglás. configuraciones de compartimentos alternos (una o dos cámaras) son también posibles y discutido en otra parte (ver Discusión).
    3. Configuración de la sala, ya que será durante las pruebas: ajustar o desactivar las luces del techo para el ajuste más tenue y cierre la puerta. Use un medidor de luz dentro de cada cámara y ajustar las luces de la tapa de manera que las cámaras medias son ligeramente más brillante (15-20 lux) que las cámaras en blanco y negro (6-10 lux) con el fin de disuadir a los ratones de pasar el tiempo allí.
      NOTA: Si el tiempo medio de permanencia en el medio es tanto o más que en las cámaras de color negro o blanco, aumentar aún más el contraste de iluminación se describe en el paso 1.1.3. Como alternativa, utilizar el suelo menos atractivo para el medio. (Por ejemplo, ~ 220 agujeros de 0,5 cm de diámetro, de manera uniforme espaciados en 6 x 3,5 x ¼ "plexiglás), pero evitar que esta cámara aversivo. Piloto cualquier alteración para garantizar que la disminución en el tiempo medio no se deben a la disminución de exploraciones totales (cruces) .
    4. PROGRAMA recogida de datos automatizado ( "procedimiento", Figura 1A) o recoger manualmente los datos de acuerdo con los siguientes parámetros. ensayos configurado para comenzar en el primer corte de haz en ninguna de las cámaras acondicionado. Establecer sesiones de "prueba" para estar 20 minutos en longitud y registrar el tiempo en la manga y roturas en cada cámara. Establecer sesiones de "acondicionamiento" para ser 30 minutos de largo y (opcionalmente) para medir rompe el rayo en cada cámara. Ajuste todas las luces de la cámara para iluminar durante el juicio.
    5. Preparar el volumen total de la solución de cocaína requerida para el experimento en cuestión. Disolver HCl de cocaína en 0,9% NaCl (solución salina), basando la concentración final en un volumen de inyección de 0,1 ml / 10 g de peso corporal (por ejemplo, para una dosis de 5 mg / kg, la concentración de la solución es 0,5 mg / ml). mezcla de vórtice durante 30-45 segundos, filtro estéril (0,2 micras filtros de jeringa) y se almacena a temperatura ambiente.
  2. Pruebas:
    NOTA: La línea de tiempo general de CPP es PRE-TEST, acondicionamiento ya continuación, después de la prueba. La pre-prueba puede ser separado de acondicionamiento por 1-3 días; Sin embargo, el acondicionamiento y el día posterior a las pruebas deben llevarse a cabo en días consecutivos (Figura 2A). Este tiempo debe mantenerse el mismo para todas las cohortes en el mismo experimento.
    1. Prueba durante la fase de luz de los animales utilizando el mismo aparato para cada animal en todos los días.
    2. Cada día de ensayo (es decir, ensayos y días de acondicionamiento), mover los ratones a la antesala de comportamiento y permitir que se queden sin problemas en sus jaulas durante 1-1,5 horas antes de la prueba. Elija un lugar donde los ratones se pueden mover rápidamente de su jaula al aparato, con una interrupción mínima, cuando comience el juicio. Encienda todos los equipos de manera que cualquier ruido asociado con la prueba (por ejemplo, los ventiladores de los equipos) están presentes.
    3. Limpiar a fondo cada aparato (paredes interiores, pisos y bandejas) con asma leve, alcohol, glicol-éter o base de amoníaco toallitas desinfectantes antes y después de cada ratón (utilice el same tipo de limpiador durante todo el experimento). No os olvidéis de pisos inferiores.
    4. Comprobar que las luces de la sala se establecen apropiadamente (apagado o atenuadas) al comienzo de cada día.
    5. Proceder con la siguiente función de si se trata de una "prueba" o día de "acondicionamiento":
      1. En el juicio los días 1 y 6 (es decir, el pre y post-test), colocan las puertas inter-cámara en la posición abierta (Figura 2B).
      2. Cargar el programa informático "prueba" e introducir los ID de origen animal (Figura 1A), a continuación, emita el comando start (Figura 1B), en su caso.
      3. Suavemente menor cada ratón al de en medio de su aparato asignado, frente a la pared del fondo, y cerrar suavemente la tapa. Una vez que todas las cámaras se cargan, dejar la sala de pruebas y minimizar el ruido.
      4. Dejar los ratones dentro de cada aparato hasta que las pruebas para todos los ratones han cerrado / finalizado (Figura 1C). datos de los ensayos de exportación.
    6. <li> Justo antes o después de la prueba previa, pesan los animales. Utilice estos valores para realizar los cálculos de dosis durante el acondicionamiento.
    7. Con el fin de prepararse para ensayos de condicionamiento, el cálculo de pre-test "preferencia" de cada ratón para las cámaras en blanco y negro por el tiempo de permanencia en cada uno de ellos desde el otro (es decir, "negro blanco menos" y "blanco, menos negro" restando; véase la figura 3, las columnas 9 y 10).
    8. Dado que los ratones con fuertes preferencias iniciales hacen difícil equilibrio, establecer un límite aceptable para las puntuaciones de preferencia (por ejemplo, <33% del tiempo total del ensayo) y excluir a los ratones que lo supere a partir de cálculos. Utilice un límite liberal (<66% del tiempo total del ensayo) para maximizar la inclusión cuando es probable que el desgaste después de completar la prueba (por ejemplo, debido a fuera de objetivo manipulaciones quirúrgicas).
      NOTA: Los ratones que superan el límite todavía se pueden probar, con un intento de mantener sus preferencias antes de la prueba equilibrada. Más tarde, tratones stos pueden ser excluidos del análisis, si es necesario, para equilibrar las puntuaciones antes de la prueba. Si sesgos antes de la prueba extremos (es decir,> 800 seg) afectan de manera desproporcionada a un grupo, considere la alteración de los ambientes de acondicionamiento y / o usando otros ensayos.
    9. Elija la cámara de negro o blanco como el espacio de la droga-apareamiento para cada ratón, mientras tanto la suma de las correspondientes puntuaciones de preferencia antes de la prueba dentro de cada grupo con las siguientes prioridades en mente:
      NOTA: Tenga cuidado de equilibrar las puntuaciones entre los grupos dentro de cada cohorte, así como a través de las cohortes anteriores.
      1. Realiza las sumas para todos los grupos como equivalentes como sea posible.
      2. Realiza las sumas tan cerca de cero como sea posible (es decir, elegir el lado preferido para algunos ratones y el lado no preferido para los demás). Si una suma cercana a cero es imposible para cualquier grupo dado, volver a ajustar todos los demás para asemejarse a la mejor calificación total para el grupo limitando, a favor del grupo ligeramente negativo sobre resumepositivo.
      3. En la medida de lo posible, mantener las asignaciones de negro frente al blanco y prefieren a los cámaras no preferidos para emparejamientos de drogas, incluso dentro de cada grupo.
      4. Como no siempre es posible cumplir los objetivos anteriores, corregir cualquier desviación de lo que se oponen consideraciones de equilibrio en las cohortes posteriores; Sin embargo, tratar de evitar la producción de cohortes con muy diferentes preferencias promedio antes de la prueba.
    10. En Acondicionado Días 2-5, colocar puertas inter-cámara en la posición cerrada (Figura 2C).
    11. Preparar las jeringas individuales con la cocaína (Días 2 y 4) o solución salina (días 3 y 5) la solución, tal como se describe en el paso 1.1.5 y en base a los pesos corporales medidos al pre-test.
      NOTA: La dosis debe ser elegido con respecto a las expectativas experimentales, las consideraciones mencionadas en la introducción, y los efectos potenciales de suelo y techo. A menudo es mejor para llevar a cabo experimentos independientes usando al menos dos dosis diferentes.
    12. Load "cID de animales onditioning "programa de ordenador y ENTER (Figura 1A), a continuación, emita el mandato inicial (figura 1B), en su caso.
    13. Pescuezo e inyectar cada ratón (ip), inmediatamente disminución de los mismos en la cámara de negro o blanco adecuado de su aparato asignado frente a la pared del fondo, a continuación, cierre suavemente la tapa. Una vez que todas las cámaras se cargan, dejar la sala de pruebas y minimizar el ruido.
    14. Eliminar los ratones de su cámara tan cerca de exactamente 30 min como sea posible (es decir, la primera ratones se retiran de sus cámaras, mientras que otros ratones son todavía acondicionado). Retirar los animales lo más silenciosamente posible, sin introducir ruido.
  3. Análisis estadístico:
    1. Elija un método de análisis. De cualquier momento reste gastado en el lado solución salina-emparejado durante el post-test del tiempo empleado en el lado de la cocaína-emparejado durante el post-test (cocaína - solución salina, seg) o utilizar el tiempo pasado en la cámara se combina con las drogas después de la pruebamenos el tiempo previo a la prueba de permanencia en la cámara se combina con las drogas.
      NOTA: si se utiliza el primer método, también gráficos de líneas trama de tiempo medio de permanencia en el centro, cámaras con solución salina y se combina con las drogas durante los pre y post-test para cada grupo. En comparación con el pre-test, post-test debe mostrar un mayor tiempo en el lado emparejado con las drogas y la disminución del tiempo de permanencia en el lado salina apareadas (véase la Figura 6, parte inferior y Discusión para la explicación).
    2. Dependiendo de la naturaleza y el número de grupos que se comparan, utilizar un t-test, de una o dos vías ANOVA, según el caso, posiblemente con análisis post-hoc, para analizar cualquiera de las puntuaciones de resta presentadas anteriormente.
      NOTA: Los resultados de preferencia de cocaína tienden a ser variable, y, además, pueden ser negativos (es decir, indican la aversión hacia el lado emparejado con la sustancia). Los ratones que muestran la aversión no deben ser eliminados (a menos que sean valores estadísticos atípicos), ya que este resultado es normal y probablemente importante para determinar las diferencias entre groups. Espera necesitar tamaños de muestra de 12 a 30 animales por grupo, dependiendo del tamaño del efecto del tratamiento.

2. Sensibilización Locomotor

  1. Equipo y habitaciones Set-Up
    1. Obtener una matriz PHOTOBEAM 4 x 8 (X x Y) (dimensiones exteriores 11.5 "x 20"). La construcción de una cámara de techo abierto de plexiglás negro (dimensiones interiores 22 1/6 "x 13 ¾" x 9 3/8 ") para albergar la matriz (Figura 4A).
    2. Preparar la sala de pruebas de manera que una luz roja (techo o pared) se puede utilizar durante la prueba.
    3. Preparar las sesiones del programa separados para ensayos de habituación y la inyección diaria.
      1. Ensayos Conjunto de habituación para estar entre 30-60 min ensayos y de inyección para estar entre 60 a 120 min (Figura 5B). La longitud recomendada para cada uno es de 60 min. Mantenga duración del ensayo consistente a través de múltiples cohortes dentro del mismo experimento.
      2. ensayos configurado para comenzar a recording sobre el primer corte de haz que se produce después de que la señal de inicio se ha iniciado (Figura 5B). Para el ensayo de inyección, ajuste la señal de arranque para que las cajas se pueden iniciar de forma individual (no al unísono), si es posible.
      3. Set rompe el rayo que deben registrarse en definidos por el usuario "contenedores", preferiblemente de 5 minutos cada uno (Figura 5B).
    4. Preparar el volumen total de la solución de cocaína requerida para el experimento en cuestión. Disolver HCl de cocaína en 0,9% NaCl (solución salina), basando la concentración final en un volumen de inyección de 0,1 ml / 10 g de peso corporal (por ejemplo, para una dosis de 5 mg / kg, la concentración de la solución es 0,5 mg / ml). mezcla de vórtice durante 30-45 segundos, filtro estéril (0,2 micras filtros de jeringa) y se almacena a temperatura ambiente.
  2. Pruebas
    NOTA: La fase inicial de la prueba tiene una duración de 10-11 días consecutivos. Los ratones reciben dos pruebas diarias: habituación (sin inyección) y la inyección. Administrar solución salina durante los tres primeros afnuestros días (véase la discusión de la importancia de la habituación solución salina), y la cocaína para los próximos siete utilizando la misma dosis (por ejemplo., 15 mg / kg / día).
    1. Cada día, se aclimate ratones en sus jaulas a la antesala de comportamiento durante 30 minutos a 1 hora.
    2. Preparar claras jaulas limpias vivienda estándar-ratón de tamaño de acrílico con una capa extremadamente delgada de material limpio (por ejemplo, astillas de pino), de manera que no photobeams oscuros, en su caso (Figura 4 C + D).
    3. Coloque jaulas contra el eje Y de la matriz PHOTOBEAM cerca de un extremo, de modo que cinco vigas están espaciados uniformemente a lo largo de su longitud. Vigas de eje X no se utilizan en esta prueba (Figura 4C y D).
    4. Tome a los ratones de su jaula, en orden aleatorio, pescuezo y pesarlos. Retire cada ratón desde el barco pesa por la base de su cola (con soporte) y el lugar directamente en su jaula locomotora asignada. Cubrir cada jaula con una tapa de filtro estándar superior.
    5. Preparar las jeringas individuales wITH solución salina o solución de cocaína, tal como se describe en el paso 2.1.7, basado en el peso corporal del día actual. Comience con una dosis de 15 ó 20 mg / kg, y considerar un segundo experimento utilizando una dosis más alta o más baja (véase la discusión de los factores relevantes).
    6. Una vez que las pruebas de habituación han terminado para todas las jaulas, cargue el programa de inyección.
    7. Uno a la vez, eliminar los ratones de su jaula de ensayo, pescuezo y dar su inyección (ip). Antes de devolver el ratón a su jaula de prueba, iniciar rápidamente la señal de inicio de la jaula (Figura 5C, abajo).
    8. Después de todos los ensayos de inyección han terminado, los ratones regresar a sus jaulas y su sala de la vivienda.
    9. Si se desea, permitir que los ratones a sufrir una serie de tiempos de espera y los retos de drogas, tales como las siguientes: misma dosis que, un medio de la dosis original, de doble dosis, a continuación, solución salina, lo que permite siete días antes de la exposición misma dosis y seis y cincuenta y siete días antes de cada desafío adicional. Sea cual sea la elección de los retos, mantenin periodos de abstinencia similares a través de las cohortes dentro de un experimento.
      NOTA: Si la dosis inicial es alta (por ejemplo, 30 mg / kg o más), el doble de la dosis debe ser omitido o reemplazado con una dosis más baja. El reto solución salina revela cualquier activación locomotora condicionado por el medio ambiente cocaína-emparejado solo, y en el proceso, la cantidad de locomoción sensibilizado que es dependientes de la cocaína (véase la discusión).
  3. Análisis estadístico
    1. Elige la parte (s) de cada ensayo que se utilizó para el análisis. La mayoría de la locomoción inducida por cocaína en roedores se produce dentro de la primera inyección de drogas ~ 15-30 min después. En función de las variables que intervienen, considere el análisis de la locomoción acumulativa para múltiples ventanas de tiempo (por ejemplo, los primeros 15, 30, 60 y / o 120 min) o centrarse en segmentos independientes de la prueba.
    2. Utilizando el marco de tiempo elegido, sumar los descansos de haz para cada animal por día para los ensayos de habituación y de inyección por separado y luego unaverage las sumas para cada grupo. Parcela medias y los errores estándar de la media (SEM) en un gráfico lineal sobre todos los días. Como tratamientos pueden alterar la forma en ratones responden a la droga temprano y / o tarde en cada ensayo diario, también trazar rompe promedio de haz grupo por bin 5-min en el curso de cada ensayo diario.
      NOTA: Trazado de los promedios diarios de actividad para los ensayos de habituación y de inyección (por ejemplo, en primer lugar 15 min) hace que parezca artificialmente que la locomoción es humedecido por la inyección de solución salina, pero recuerda que la actividad tiene (lo más probable) se redujo a este nivel a finales de habituación cada día .
    3. Analizar salinos y tratamiento de la drogadicción días consecutivos por separado utilizando medidas repetidas (RM) ANOVAs que tiene el factor intra-sujetos de día / hora y que incluye cualquier factor inter-sujetos en el diseño, según el caso. Use un t-test o ANOVA de un factor para investigar las diferencias de grupo en el Día 1 de la cocaína (exposición aguda), y un ANOVA multivariado para los desafíos. Cuando sea apropiado, siga significance con pruebas post-hoc o univariante ANOVA.

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Representative Results

Los resultados representativos del ensayo de CPP se muestran en la Figura 6 utilizando ratones de tipo salvaje C57BL / 6N a aproximadamente nueve semanas de edad. El diseño del estudio fue un factorial mixto 2 x 3, con una variable dentro de los sujetos de prueba (pre y post) y una inter-sujetos variables de tratamiento (solución salina y la cocaína 5 y 10 mg / kg). Una RM ANOVA mostró una interacción significativa entre la prueba y tratamiento (F 2,20 = 3,68, p <0,05), lo que fue interpretado en lugar de los efectos principales significativos observados tanto para la prueba (F 1,20 = 9,86, p <0,01) y El tratamiento (F 1,20 = 4,37, p <0,05). comparaciones post hoc mostraron que ninguno de los grupos difieren el uno del otro durante la prueba previa. En el post-test, el 5 mg / kg y 10 mg / kg no difirieron significativamente entre sí; Sin embargo, ambos grupos mostraron significativamente mayor preferencia por la cámara de cocaína apareadas que el grupo de control de solución salina sólo (de Tukey: 5 mg / kg, p <0,5; 10 mg / kg, p &# 60; 0,01). Además, las pruebas de Bonferroni post hoc mostraron que tanto la 5 (p <0,05) y 10 (p <0,05) mg / grupos kg mostraron una mayor preferencia por el lado de la cocaína apareadas después de la prueba en comparación con antes de la prueba, mientras que la solución salina grupo: solución salina no mostró ningún cambio de pre- a post-test.

Los resultados representativos del ensayo del aparato locomotor se muestran en la Figura 7A y B, utilizando el control de ratones de la misma camada C57BL / 6N de tipo salvaje de una serie de experimentos separados que han sido publicados previamente 18. Después de la aclimatación a inyecciones de solución salina durante 3-4 días, los ratones recibieron una inyección de cocaína (ip) a los 5, 10, 15 o 30 mg / kg por día durante siete días. Después de un tiempo de espera de siete o 14 días, cada grupo recibió un reto de cocaína en la dosis original, a continuación, después de sucesivos períodos de abstinencia (variables), algunos recibieron retos adicionales de cocaína en otras dosis, como se muestra. Para el propósito de demostrar el efecto de la dosis de cocaína en LOCOMotor sensibilización en la publicación actual, los cuatro grupos de dosis diferentes se combinaron en un diseño factorial mixto de 4 x 7, con un intra-sujetos variable del Día (7 primeras inyecciones de cocaína) y un factor entre sujetos de la dosis. Una RM ANOVA mostró una interacción significativa entre la dosis y Día (F 18.276 = 12,53, p <0,0001), lo que fue interpretado en lugar de importantes efectos principales que también se observaron tanto para el día (F 6,276 = 18.25, p <0,0001) y la dosis ( F 3,46 = 22,63, p <0,0001). Tukey de análisis post hoc mostraron diferencias globales significativas entre 5 y 15 mg / kg (p <0,0001), 5 y 30 mg / kg (p <0,0001), y 10 y 15 mg / kg (p <0,01). Se observaron un número de diferencias significativas cuando se compararon los grupos cada día. Observaron diferencias aquí son para el día 1 de cocaína (5 frente a 30 mg / kg, p <0,01; 10 frente a 30 mg / kg, p <0,05; 15 frente a 30 mg / kg, p <0,01) y el día 7 de Cocaína ( 5 vs. 10 mg / kg, p <0,05; 5 vs. 15 mg / kg, p <0,0001; 10 vs. 15 mg / kg, p <0,01; 15 frente a 30 mg / kg, p <0,0001). La figura 7C muestra cifras simuladas que ilustran los principales aspectos de la sensibilización del aparato locomotor que pueden ser diferentes grupos de tratamiento cantidad. Si bien se ilustran aquí de forma independiente estas características, también es posible observar diferencias en combinaciones de los mismos.

Figura 1
Figura 1. Med PC CPP control de sesión de base. (A) de visualización predeterminado, icono sesión abierta (recuadro rojo), y la caja de diálogo sesión abierta (recuadro). Seleccione "nombre de encargo" y utilizar ventana de la carpeta para navegar hasta la carpeta de datos y el nombre de la sesión. Seleccionar el programa adecuado en la lista desplegable "procedimiento". Para cada cuadro en uso, compruebe el número de casilla e introduzca la información pertinente en cajas sujeto, de experimentación y de grupo. (B) de visualización de cámara de carga, se inicia icono de señal (caja azul), y enviar la muestraAl cuadro de diálogo (recuadro). Una vez que todos los datos de la cámara se haya utilizado, cámaras selectos para ser cargados y emisión señal de inicio. Cámaras ahora se desencadenan por haz de descanso para iniciar el temporizador de la sesión y recoger datos. (C) de visualización sesión terminó. Como cada cámara completa el programa designado, el área de recogida de datos (caja verde) se convertirá en estático y el área de información de la cámara (cuadro naranja) mostrará las cámaras como "cerrado". Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2
Figura 2. Configuración de cámara de CPP. (A) Línea de tiempo experimental de la muestra. Antes de la prueba es seguida por la cocaína diaria alterna (gris) y sesiones de acondicionamiento solución salina (blanco). Después de la prueba se llevó a cabo 24 horas después de la última sesión de condicionamiento. ( B) Configuración de cámara abierta para su uso en sesiones previas y posteriores a la prueba. Tenga en cuenta que las puertas inter-cámara están en la posición elevada de apertura / cierre. (C) Configuración de cámara cerrada para su uso en sesiones de condicionamiento. Tenga en cuenta que las puertas manuales se reducen, sin acceso entre las cámaras. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

figura 3
Figura 3. Cálculo de diseño equilibrado para CPP. Ejemplo que muestra los cálculos y las metas de equilibrio cuando las puntuaciones antes de la prueba de la PPC. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

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Figura 4. Locomotor Cámara de configuración. (A) cámara exterior consiste en caja opaca negro dentro de la cual la matriz de haz se ajusta perfectamente (B). Cámaras de tamaño caja de alojamiento / zapato debe ser llenado con una capa delgada de la ropa de cama (C) y alineados de tal manera que las vigas se distribuyen uniformemente a lo largo del eje longitudinal (D). Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 5
Figura 5. Locomotor la operación del programa de ordenador (A) predeterminado Cámara ordenador.. Comenzar una nueva base de datos de sesión (caja azul y recuadro). Cambiar el nombre de archivo y un directorio para cada experimento (azul sub-recuadro). Crear nueva sesión (caja roja y recuadro) con el identificador único. Editar sesión (recuadro rojo) y cuartoter información de identificador animal en la pestaña cámara (caja verde y recuadro) y configurar el arranque / parada de control para cada tipo de sesión (cuadro naranja). (B) Seleccionar el control de arranque y parada adecuado para cada tipo de sesión. Establecer la longitud del intervalo de 300 segundos (durante 5 min bin) y 12 intervalos por fase (de 1 sesión hr). Para las sesiones de habituación (izquierda), las cámaras se activan para iniciar al unísono (habilitar manualmente la Fase ... Todos al unísono) y comenzará el monitoreo de la actividad inmediatamente después del primer corte de haz. Para las sesiones de inyección (derecha), las cámaras se pueden activar de forma individual (habilitar manualmente la Fase ... Individualmente botones de la pantalla) y comenzará el monitoreo de la actividad inmediatamente después del primer corte de haz. Ambos tipos de sesiones terminarán cuando ha transcurrido el tiempo de fase total para cada cámara individual. (C) Una vez que se ha iniciado la sesión, sesiones de habituación puede iniciarse seleccionando el botón "empezar" (arriba). Tenga en cuenta que después de TriggEring, todas las cámaras estarán esperando por primera corte de haz para iniciar sesión. Para las sesiones de inyección, cada cámara se puede iniciar de forma independiente (parte inferior). Tenga en cuenta que después de la activación cámaras individuales (mientras el animal está fuera de la cámara de inyección), las cámaras estarán esperando por el primer corte de haz para iniciar sesión. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 6
Figura 6. Los resultados representativos del CPP. (Arriba) En CPP, los ratones mostraron preferencia significativa por una cámara previamente asociado con la cocaína (ya sea 5 o 10 mg / kg), mientras que los ratones que recibieron solución salina emparejamientos en las dos cámaras no desarrollaron ningún tipo de preferencia. abreviaturas de las columnas indican diferencias significativas entre los grupos de la barra marcada en comparación con el grupo señalado en la misma prueba TIme punto. (Abajo) Por tiempo de cocaína frente a las cámaras de solución salina emparejado durante el pre y post-test trazado, los aumentos en el lado de la cocaína apareadas se puede ver en los 5 y 10 mg / kg grupos que están a expensas del tiempo pasado en ambas cámaras salinas apareadas y medias. En contraste, no hubo diferencias notables en vez transcurridos en una cámara entre pre y post-test en el grupo de control salino. Los datos se presentan como media ± SEM. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 7
Figura 7. Los resultados representativos de sensibilización del aparato locomotor (A) rompe el rayo acumuladas para los primeros 20 minutos de cada ensayo diariamente durante cuatro dosis separadas:. 5, 10, 15 y 30 mg / kg en ratones de tipo salvaje, seguido de mismo-, media pensión , doble dosis de unad desafíos salinas, modificados a partir de (18). Todos los grupos recibieron desafíos misma dosis, ya sea uno (10, 15, 30 mg / kg) o dos (5 mg / kg) semanas después de la última exposición a la cocaína. Algunos grupos recibieron nuevos retos, que se realizaron en los períodos de suspensión variable. (B) diagrama de datos del aparato locomotor (roturas de haz) sumadas por bin 5-min para los ensayos diarios durante el experimento cocaína sensibilización 15 mg / kg. (C) Ilustraciones que muestran diferencias en la sensibilización del aparato locomotor para dos grupos de tratamiento, que son dirigidos principalmente por (izquierda) las diferencias de respuesta aguda de cocaína, (centro) una diferencia de sensibilización o diferencias (derecha) en la sensibilización máxima. Los datos se presentan como media ± SEM. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

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Discussion

Este protocolo demuestra métodos para preferencia de lugar condicionado y sensibilización locomotor, cada uno de los cuales puede ser utilizado por el laboratorio de promedio para evaluar los aspectos de la plasticidad de comportamiento inducido por fármacos. Como con la mayoría de las pruebas de comportamiento, hay consideraciones dignas adicionales más allá del protocolo básico. En primer lugar, cada una de estas técnicas puede ser concebido como teniendo dos fases, la inducción y la expresión. "Inducción" cubre el desarrollo del comportamiento de CPP que se produce durante el acondicionamiento, y para la sensibilización es el período inicial de la exposición a medicamentos (normalmente consecutivos). "Expresión" para la CPP es el post-test, mientras que para la sensibilización se puede definir como un reto determinado fármaco, ya sea después de la retirada o simplemente como la última exposición consecutiva.

Vale la pena tener en cuenta las manipulaciones que limitan a una de estas fases frente a la otra para analizar mejor sus efectos potenciales. Los virus con eficacia temporal limitada (por ejemplo, HSV) o drogas compañeros de administraciones / tratamientos previos (por ejemplo, agonistas / antagonistas) son útiles en esos esfuerzos. Al tomar este enfoque, puede ser aún más necesario el uso de protocolos de comprimidos de manera que una fase particular será mejor coincida con la expresión viral. Para CPP, es posible llevar a cabo un método de acondicionamiento de dos días, como se ha descrito previamente 37. Especialmente para la sensibilización del aparato locomotor, los cambios en el tiempo de espera entre la inducción y la expresión combinada con estos métodos, pueden descubrir los procesos que intervienen en el mantenimiento o la estabilidad de la conducta. Además, estos enfoques pueden ser utilizados para estudiar el fenómeno de sensibilización cruzada, donde se induce un comportamiento sensibilizados utilizando un fármaco, pero se puede expresar por la exposición a un medicamento diferente. Desde sensibilización cruzada no se produce entre todos los fármacos sensibilizantes de abuso, pueden provocar un comportamiento sensibilizado que difiere un poco de la original, y no necesariamente bidireccional paracualquier conjunto dado de drogas, el examen puede ofrecer oportunidades únicas para comprender dónde y cómo los diferentes medicamentos afecta la plasticidad y la función cerebral.

Una correcta interpretación de CPP, en particular, depende de descartar explicaciones alternativas de los resultados. Los datos generados en un aparato de tres cámaras deben efectuar un estudio más antes de definir la resta de tiempo empleado en el lado de solución salina-emparejado por la banda de cocaína apareadas después de la prueba a la preferencia, ya que un aumento en la preferencia por el lado emparejado-fármaco que resulta exclusivamente de una disminución del tiempo de permanencia en la cámara salina apareadas es probable que no aptos para tal interpretación. La cámara central permite este resultado desde el ratón puede alterar el tiempo que pasó allí en lugar de la cámara se combina con las drogas. También es posible observar un mayor tiempo de permanencia en el lado emparejado con la droga a expensas de la cámara intermedia en lugar de la solución salina lado apareadas; sin duda, este resultado puede ser todavía aceptablemente interpreted como un aumento en la preferencia de drogas. La inclusión del tercer compartimento proporciona una cámara neutra que permite la colocación sesgada del animal durante las sesiones previas y posteriores a la prueba 41. Aunque son útiles para hacer frente a los sesgos de la colocación inicial que contribuyen a la puntuación de la prueba en día, no es necesaria la tercera cámara de acondicionamiento. Los diseños alternativos del CPP que cuentan con dos compartimentos distintos o un solo compartimiento con configuraciones variadas de estímulo se discuten en otro 41-42.

Cualquier déficit en el lugar de preferencia para un fármaco también debe ir acompañada de la evaluación tanto de la capacidad de aprender asociaciones contextuales y la función de recompensa general. Hay una serie de ajustes que se pueden hacer para el paradigma CPP que puedan ayudar en la interpretación de preferencia alterada, incluyendo la modificación de la prominencia de la UCS (fármaco) aumentando (o disminuyendo) el número de emparejamientos o el uso de mayor o menor de drogas dosis. CPP se puede realizar utilizando fo palatableod (por ejemplo, alta en grasas, sacarosa) o de las interacciones sociales para evaluar si el cambio observado es específico de la droga o sea relevante para las recompensas naturales; no CPP enfoques útiles para este fin incluyen la autoestimulación intracraneal, la preferencia de sacarosa, y / o tareas de aproximación apetitivos. Sin embargo, todas estas opciones varían en su capacidad para hacer frente adecuadamente a la pregunta deseada. basado en los alimentos CPP puede ser particularmente beneficioso ya que las respuestas normales demuestran una capacidad para aprender y formar asociaciones contextuales apropiadas con una recompensa natural. Controles adicionales para evaluar la capacidad de aprendizaje incluyen las tareas que se basan en el aprendizaje contextual / memoria (miedo contextual acondicionado y CPA). CPA tiene la ventaja de ser arrollado de manera similar a CPP, a menudo en las mismas cámaras, en sustitución de la droga apetito con una experiencia aversiva (por ejemplo, inyección de cloruro de litio). Los animales que presentan déficit en el CPP, pero CPA normales, demuestran una capacidad para formar asociación contextual pertinentes, lo que indica que las alteraciones en CPP droga más probable se refieren a recompensar (o de otra forma específica de drogas). Una advertencia de CPA usando cloruro de litio a considerar es si este fármaco es un tratamiento conocido para cualquier condición que pueda ser modelado por los animales de experimentación. Por ejemplo, el tratamiento de litio se ha demostrado para contrarrestar los déficits de aprendizaje en el modelo de ratón de X Frágil 43, lo que confundir a este método de control.

Además del paradigma clásico CPP, hay extensiones potenciales usuarios pueden encontrar útiles, tales como la extinción de las pruebas de la asociación de drogas contexto aprendido y su reincorporación después de CPP. Respuestas condicionadas (CRS), una vez establecidas, pueden mantenerse durante períodos prolongados 19,20 cuando los animales se dejan intactas. A pesar de la persistencia relativa de la CR, que se puede extinguir eficazmente por presentaciones repetidas de la CS (contexto) en ausencia de la UCS (fármaco). Dos métodos de extinción CPP aparecen en el encendidoratura: La exposición repetida prueba sin inyección de 21 o re-emparejamientos de la parte previamente asociado con la droga-22 del vehículo. procesos de extinción reflejan un nuevo aprendizaje, en lugar de "desaprendizaje" de la acondicionado original, una idea demostrado eficacia a través de "reintegro". Restablecimiento clásicamente se desencadena por la reexposición al SCP, que produce la recuperación de la CR. En el contexto de CPP, una sola inyección del fármaco entrenamiento causar que los animales muestran preferencia de lugar. Curiosamente muchas señales de medicamentos sin formación también pueden producir el restablecimiento de CPP, incluyendo cebado con fármacos alternativos 22 y una variedad de factores estresantes 23-26. Extinción y reintegro experimentos son de particular interés para el campo de la drogadicción como modelos de tratamiento de drogas y la recaída. Las intervenciones que mejoran la tasa de extinción y / o reducir la magnitud de restablecimiento podrían ser dianas para terapias farmacológicas valiosas humanos.

(por ejemplo, 27-29). Cabe destacar sin embargo, la sensibilización independiente del contexto claramente se ha demostrado en otros estudios (por ejemplo, 30-32). Los detalles experimentales que pueden contribuir a si un aumento dependiente del contexto en la sensibilización es observable incluyen la dosis del fármaco, duración de la exposición, si cualquier grupo debe ser transportado para la prueba of sensibilización y ciertos aspectos de la exposición previa a la cámara de prueba; Sin embargo, estos datos siguen siendo poco clara. Un método para determinar la contribución de la sensibilización contextual es dar una provocación con solución salina después de la sensibilización de drogas 33. El uso del paradigma descrito minimiza la contribución de la sensibilización dependiente del contexto como se evidencia por muy poco la activación locomotora en estudios anteriores sobre desafío salina. La contribución contextual a la sensibilización se ha examinado en una serie de documentos, a menudo incluyendo discusiones de comportamientos distintos de la actividad locomotora 34.

Para limitar la contaminación de la activación inducida por fármacos y la sensibilización con el locomotor efectos inducidos por la estimulación de un nuevo entorno, los ratones se aclimataron a inyecciones de solución salina durante tres a cuatro días en el inicio de cada experimento. Como puede verse en la figura 7, los ratones muestran típicamente reducida locomoción entre el primero yúltimo día de aclimatación de solución salina. Además, los ratones son notablemente más tranquilo y más fácil de manejar e inyectar por la última exposición solución salina. Trabajos previos han probado múltiples cepas y genotipos de los ratones utilizando este paradigma y no veo mucha variación en la actividad de aclimatación de solución salina a través de ellos; sin embargo, es posible observar en ocasiones muy fuertes fenotipos asociados con hiperactividad genotipos particulares que no se superan usando este método. En estos casos, puede ser deseable llevar a cabo varios días de aclimatación de solución salina (hasta mesetas de locomoción en el grupo hiperactivo), y luego normalizar el grupo hiperactivo con el grupo control utilizando los datos del día última inyección de solución salina. Aunque no es ideal, que permite una comparación más razonable de los efectos de un fármaco sobre la locomoción entre estos grupos. Otras opciones que pueden disipar la hiperactividad extrema son para extender la duración del ensayo habituación antes de la inyección cada día por uno a 5 horas, y / o el uso de inyección de ensayos más largos (de 2 - 4 h) eada día.

Hay otras consideraciones que son importantes para la interpretación del comportamiento locomotor. Como se ilustra en la Figura 7C, las diferencias de grupo observados pueden ser accionados principalmente por las diferencias en la respuesta locomotora aguda, la tasa de sensibilización sobre días, el límite máximo de la sensibilización, o alguna combinación de estos factores. Análisis de las contribuciones de estos factores de forma individual puede ser útil. Para este propósito, la respuesta locomotora aguda puede ser analizada estadísticamente solo. Entonces, la tasa de sensibilización se puede evaluar usando un programa capaz de ajuste de curvas y un proceso de normalización tasa de descuento que cualquier diferencia del aparato locomotor agudas. Altered sensibilización máxima generalmente se reveló en una RM ANOVA durante los días de exposición al fármaco consecutivos, donde las comparaciones post-hoc del día a día de seguimiento son significativas en los días después de las respuestas del grupo han alcanzado una meseta. Uno debe ser consciente de que la sensibilización máxima no puede determinarsepara cualquier grupo que se mantiene una respuesta lineal a lo largo del aparato locomotor días de exposición al fármaco, como el representado en la figura 7C (en el centro; línea azul). En tal caso, la exposición al fármaco puede ser extendido para tratar de determinar la sensibilización máxima.

Por último, es generalmente mejor para comparar la sensibilización entre los grupos utilizando al menos dos dosis de los fármacos primarios realizados en cohortes independientes de los animales. Las diferencias en cualquiera de los aspectos anteriores de la activación del aparato locomotor, en una sola dosis o ambos, deben ser usados ​​para guiar más pruebas para descartar otras explicaciones, incluyendo las alteraciones en el desarrollo de estereotipia. La exposición repetida a algunas drogas, como la cocaína y la anfetamina, no sólo produce la locomoción sensibilizada en una forma dependiente de la dosis, sino también sensibiliza a competir comportamientos estereotipados. Estas estereotipias se hacen particularmente manifiesta en altas dosis, de tal manera que la sensibilización del aparato locomotor es a menudo oscurecida parcialmente o completamente, pero revelaron de nuevo tras la administración deuna dosis más baja. Por esta razón, un "déficit" en la sensibilización locomotora en un grupo experimental en realidad puede reflejar mayor sensibilidad al desarrollo inducido por fármacos de estereotipias. La evaluación de la estereotipia puede ser un reto, pero hay una serie de baremos 35 y 36 de otros enfoques. Utilizando tanto una escala estereotipia general y una evaluación de los comportamientos específicos se recomienda, según lo publicado previamente 18.

En conclusión, una serie de pruebas de comportamiento se han desarrollado en los modelos animales en un intento de analizar la complejidad de la adicción humana. Preferencia de lugar condicionado y sensibilización locomotor dos pruebas básicas ampliamente utilizados en roedores y, respectivamente, que pueden ser particularmente útiles en la evaluación de la recompensa temprana asociada a la droga y la plasticidad persistente inducido por el uso repetido. Hay una serie de consideraciones para el diseño y la interpretación de cada tipo de estudio, por lo que es Trabthwhile considerar cuidadosamente los objetivos experimentales y literatura previa en la planificación de estas evaluaciones.

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Disclosures

Los autores declaran que no tienen intereses financieros en competencia.

Acknowledgments

Los autores agradecen a Karen Dietz y Shari Birnbaum para la entrada anterior sobre las consideraciones de diseño de comportamiento y Lauren Peca para obtener ayuda con las pruebas de comportamiento. Los autores también reconocen el generoso apoyo de la Fundación Simons (Iniciativa de Investigación del Autismo Fundación Simons concesión de CAQ), el NIDA (DA008277, DA027664, y DA030590 a CWC, F32DA027265 a LNS y F32DA036319 a RDP), la Fundación de Investigación FRAXA y Eleanor y Miles Programa de becas de la orilla (apoyo de becas para LNS), y el Programa de becas John Kaneb (apoyo de becas para MT).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Cocaine Hydrochloride USP Mallinckrodt Pharmaceuticals 0406-1520 Purchase and use (Schedule II controlled substance) for research purposes requires compliance and licensure according to state and federal law. 
Conditioned Place Preference,  Three Compartment Apparatus with Manual Doors and Lights for Mouse Med-Associates Inc. MED-CPP-MS & MED-CPP-3013 Our laboratory has used these boxes; however, many alternative boxes are available & acceptable.
PAS-Home Cage Activity Monitoring Photobeam Arrays San Diego Instruments 2325-0223 & 7500-0221 Our lab houses these arrays inside of custom built chambers, as described in the text.  There are alternatives available.
Disposable Sani-Cloth disenfecting wipes PDI 13872

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Smith, L. N., Penrod, R. D., Taniguchi, M., Cowan, C. W. Assessment of Cocaine-induced Behavioral Sensitization and Conditioned Place Preference in Mice. J. Vis. Exp. (108), e53107, doi:10.3791/53107 (2016).

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