Abstract
조건부 인센티브 돌출의 속성, 또는 매력으로 중립 자극의 변화로 알려진 과정을 통해 보람 속성 자체를 획득 할 수 무조건, 보람 자극과 쌍 큐는, "행동 동기를 부여 할 수있는 자극을 원했다. 파블로프 컨디셔닝 방법 (PCA) (US, 예를 들면, 음식 펠릿) 무조건 자극의 전달을 예측하고, (예를 들어, 레버 CS) 조건 자극의 반응 독립적 프레젠테이션 이후 개발 및 인센티브 돌출 트레이닝 동안, 세 개의 패턴을 측정하는데 사용될 수있다. 의 조건 반응 (CR을) 개발할 수 있습니다. 로그인 추적 행동 (CR을 CS-감독), 목표 추적 행동 (CR을 US-감독), 및 중간 응답 (CR이 모두) 로그인 추적기는 인센티브 돌출이 보상 관련하는 속성 큐와 PCA에게 냄비를 만드는, 약물 추구의 큐 유도 복직뿐만 아니라 다른 중독과 관련된 행동에 더 취약중독의 취약점을 연구 entially 중요한 절차. 여기, 우리는 쥐에서 PCA 행동을 유도뿐만 아니라 분석하고 개별 실험에서 PCA의 행동을 해석하는 데 사용되는 재료 및 방법에 대해 설명합니다.
Introduction
중독에 대한 약물 사용의 전환은 파블로프과 악기 학습 1,2 사이의 복잡한 상호 작용을 포함한다. 약물 복용과 약물 추구 행동 동안의 행동과 결과는 쓸모 과정을 통해 배운; 그러나, 자극 (예를 들면, 마약 관련 단서)과 보상 사이의 관계는 파블로프 과정을 통해 알게된다. 파블로프 단서는 예측을 획득, 그러나, 매력적인 바람직하고, 승진 및 보상 추구 행동 (4)를 유지할 수되고있다 그들은 또한, 인센티브 동기 부여 값 3을 획득 할 수있다.
동물의 학습 보상을 조사하고 대부분의 절차는, 그러나, 인센티브 동기 부여 학습 대 예측의 풀림을 허용하지 않습니다. 약물 자기 - 투여 과정에서, 예를 들어, 두 악기 및 파블로 사태는 전형적 쥐는 동작을 수행하기 위해 배우도록 채용된다 (예를 들면, 코 pokiNG 레버 가압 결과 (즉, 정맥 내 약물 투여)를 수신하기 위하여 등). 보람 결과는 파블로프 자극과 짝 (예, 코 - 포크 포트, 큐 라이트 프리젠 테이션, 주입 펌프의 소리, 혈류에 유체 전달의 interoceptive 느낌 등의 조명). 단서는 단순히 때문에 보상과의 관계 예측의 목표 지향적 행동을 지원하는지 여부는이 절차에서 종종 명확하지 않다, 또는 단서가 자신의 인센티브 동기 부여 속성을 취득 여부.
실험적으로 파블로프 자극의 예측 값에서 인센티브 동기 부여 값을 분리하기 위해, 우리 연구소는 인센티브 돌출이 보상 관련하는 큐 속성 쥐를 식별하기 위해 파블로프 컨디셔닝 방법 (PCA) 프로 시저를 사용합니다. 훈련 기간 동안, 조건 자극 (CS; 예를 들면, 레버)는 응답은-독립적으로 납품을 예측(; 예를 들면, 음식 펠릿 US) 무조건 자극의 ERY. 여러 훈련의 과정 동안, 세 가지 표현형 개발 : 로그인 추적 (CS-지시 조건 반응 [CR), 목표 추적 (US-감독 CR)을하고, 중간 응답 (CR이 모두). 목표 추적 GTS ()의 경우, CS는 보상 전달의 예측 인자로 활용된다 그러나, 로그인 추적기 (명세서)에 대해, CS는 매력적이고 바람직한되고, 인센티브 돌출에 기인한다. 본 검토에서는 PCA 절차를 수행하는 데 필요한 장비 설치 및 데이터 처리 개요. 또한, 우리는 PCA 교육의 대표적인 결과가 중요한 실험적인 고려 사항을 간략하게 설명하고, 중독 및 기타 신경 장애 조사에서 PCA 절차의 추정 유틸리티를 논의 제공합니다.
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Protocol
(, 미시간 대학, 앤 아버, MI UCUCA) 모든 절차는 대학 동물의 사용 및 관리에위원회에 의해 승인되었습니다.
1. 장비 및 소프트웨어
- 상업 조건화 챔버와 장치를 얻습니다. 자료 표를 참조하십시오.
- 환기 팬과 사운드 감쇠 캐비닛에 위치해 쥐 조건화 챔버에서 행동 훈련 (20.5 cm 깊이 X 29.2 cm 높이 × 24.1 cm 폭), 주변 소음을 제공합니다.
- 3cm 스테인레스 스틸 그리드 바닥 위의 조작 적 챔버의 21.6 cm 폭 넓은 앞 벽 중앙에 위치한 펠릿 잡지 (소켓)와 각 챔버를 착용. 펠렛 잡지 장치에 헤드 항목을 감지 할 수있는 적외선 센서가 포함되어 있는지 확인합니다.
- 바나나 맛 음식 펠렛 (45 mg)을 제공하는 펠릿 디스펜서에 펠릿 잡지를 연결합니다.
- 카운터 - 균형 방식으로, 위치 하나 개폐식 제작버전 (CS) 펠릿 소켓의 양쪽에 약 2.5 cm가 3cm 스테인레스 그리드 바닥 상기 (왼쪽 또는 오른쪽).
- 레버가 확장 레버가 시각적으로 눈에 띄는 만들기 위해 그 안에 LED 큐 등이 포함되어 있는지 확인합니다.
- 후퇴 레버를 사용하는 경우, 자체 중량까지 육각 너트 렌치 (장치의 상부에 위치) 교정 나사 레버 위에 10g 조정 웨이트를 배치하고 조정함으로써 레버를 보정하는 우울 수 레버.
- 잡지 콘센트 반대 벽에 챔버의 상단에 빨간 집 빛을 착용.
참고 : 빨간 집 빛 조명 레버의 두드러을 증가하는 데 사용됩니다.
2. PCA 교육
- 쌍 사내 성인 남성 스프 라그 돌리 쥐 도착시 (250-300g) 및 12 시간 조명 / 어두운주기에 유지되는 주택 식민지, 적어도 이틀 동안 그대로을 둡니다.
- 부드럽게 개를 처리인간의 접촉에 쥐를 적응하기 위해 이틀 동안 하루에 최소 1 분 채널 쥐. 주택 식민지에서 음식과 물에 쥐 광고 무제한 액세스를 제공합니다.
- PCA 훈련 세 일전부터 이틀 동안 자신의 홈 케이지에서 (쥐 당 약 15 펠렛)를 식품 알약을 배치하여 바나나 맛 음식 펠렛과 쥐를했습니다.
주 : 쥐 페어 수납되어있는 경우,이 홈 케이지의 양면에 균일하게 펠렛을 분할하는 것이 유용하다. - Pretraining 프로그램
참고 : 우리의 프로그래밍의 모든 (클럽 메드 어소 시에이 츠, 소프트웨어) MEDState 표기법을 사용하여 수행하고, 매뉴얼은 온라인 (mednr.com/pdf/doc003_MedPCProgramr.pdf)입니다. 프로그램이 적절한 확장자로 저장 MedState 표기 사용하여 포맷되지 않은 텍스트 문서 (예를 들어, ASCII 또는 DOS 텍스트)로 기록된다 (즉, [파일 이름] .mpc), 다음 MED-PC 프로그램, 트랜스 IV를 사용하여 번역했다. 모든 단계는 상기 프로에 자세히 제공된다설명서를 그래밍.- 5 분 프로그램 (즉, 하나의 음식 펠릿은 평균 매 30 초에 전달 개시 후 가변 시간에 오십 음식 펠릿 (VT) 30 초 일정을 제공하는 pretraining 프로그램을 만들 수 있지만 실제 배달 0-를 사이에 무작위로 변화 60 초).
- 빨간 집 표시등이 켜져이지만, 레버 (약 25 분) 프로그램의 기간 동안 수축 된 상태를 유지하도록 pretraining 프로그램을 작성합니다.
- 빛주기 동안 pretraining 및 모든 후속 실험을 수행합니다.
- 어느 날 전에 PCA 훈련에 가까운 조작 적 챔버에 각각 쥐를 배치하고 챔버 도어 래치 및 사운드 감쇠 캐비닛 문을 닫습니다.
- 그 실의 각 쥐를 배치 한 후 가능한 한 빨리 pretraining 프로그램을 시작합니다.
- 가능한 한 빨리 프로그램 종료 후 그 실에서 각각의 쥐를 제거합니다.
- 소비 펠릿의 수를 기록하고, 모든 소비하지 않는 래트 제외추가 시험에서 펠렛.
- 프로그램 시작 후 1 분부터 약 40 분에서 25 시험을 제공하는 PCA 교육 프로그램을 만듭니다.
- 각 시험 중에 레버가 챔버로 확장되고, 8 초 동안 불이되도록 프로그램을 작성합니다.
- 프로그램 레버 후퇴는 펠릿 잡지에 하나의 음식 펠릿의 응답에 관계없이 배달 바로 뒤에있다.
- VT 90 초 일정에 따라 각 시험 분리 된 (즉, 레버 확장 및 후속 음식 펠릿 배달 평균 매 90 초에 발생하지만 실제 배달은 30-150 초 사이에 무작위로 다름).
- 가까운 조절 실에 각각 쥐를 놓고 챔버 도어 래치 및 사운드 감쇠 캐비닛 문을 닫습니다.
- 그 실의 각 쥐를 배치 한 후 가능한 한 빨리 PCA 훈련 프로그램을 시작합니다.
- 가능한 한 빨리 프로그램 종료 후 그 실에서 각각의 쥐를 제거합니다.
- 이자형추가 시험에서 펠릿을 모두 소비하지 않는 xclude 쥐.
3. 데이터 처리
- 스프레드 시트 (예를 들어, 스프레드 시트 문서)에 출력 정보를 전송합니다.
- (주제 번호 시작 날짜, 시작 시간 및 상자 번호) 식별 정보를 추출하는 프로파일을 작성뿐만 아니라 출력 정보 (번호와 레버 프레스 및 잡지 항목의 대기 시간).
참고 : 실험에서, 비 CS 잡지 항목은 프로필에 의해 추출된다. 8 초 CS 기간 외부와 레버가 연장되지 않는 동안 VT 90 초 (즉, 60-120 초) 기간 동안 발생하는 잡지에 항목으로 비 CS 잡지 항목을 정의합니다. - 또한 8 초에서 레버 언론과 잡지 진입 대기 시간을 상한으로 데이터를 처리 (즉, CS 프레 젠 테이션의 지속 기간). 이것은 IF 기능을 통해 스프레드 시트에서 달성 될 수있다 (X> 8,8, X) IF.
- 점수를 계산응답 바이어스 (즉, 세션에 대한 레버 프레스 및 잡지 항목의 총수 [레버 프레스 - 잡지 항목] / [레버 프레스 + 잡지 항목), 대기 시간 점수 (즉, 평균 대기 시간은 레버를 눌러이나 잡지 항목을 수행하는 세션 동안 [잡지 진입 대기 시간 - 레버를 눌러 대기 시간] / 8), 그리고 확률의 차이 (즉, 레버를 누르거나 잡지 항목의 비율 [레버를 눌러 확률 - 잡지 항목 확률]) 5.
참고 : 이러한 식으로, 모든 점수는 1.0과 -1.0 사이의 범위해야합니다. - 각 개별 세션 내에서 응답 바이어스, 지연 점수, 확률의 차이를 평균하여 각 쥐에 대한 PCA 인덱스 점수를 계산합니다.
참고 : PCA 인덱스 점수는 1.0과 -1.0 사이의 범위해야합니다.
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Representative Results
우리는 쥐가 특정 실험실이나 실험의 필요에 따라 추가 훈련을 할 수 있지만 PCA 훈련의 5-7 매일 세션, 보안 목표 명세서,의 GT, 중간 조치 (IRS)과 같은 표현형 쥐에 충분하다는 것을 발견했다. 표현형이 이전에 설명 된 프로토콜에 응답하여 바이어스 잠복 점수 및 개별 세션의 확률 차이의 평균을 계산 PCA 지수 점수에 기초한다. 표현형 지난 2 PCA 교육 세션에서 PCA 인덱스 점수를 평균하여 결정된다 (즉, 세션 4, 5 다섯 PCA 교육 세션의 총이있는 경우). 0은 바이어스 (절대 중간 응답)를 나타내는 없습니다와 -1.0 1.0에서 PCA 인덱스 점수 동작 (절대 기호 추적) (절대 목표 추적). 목표 궤도 대 서명하는 것을하는 경향이 연속체에 따라 변화하기 때문에, 표현형을 식별하는 데 필요한 오프는 컷, 그리고 우리의 실험실은 일반적으로 PCA 인덱스 SCOR를 사용-0.5과 0.5의 전자 컷 오프. 즉, 보안 목표 명세서는 PCA 인덱스 점수를 ≥0.5이, 국세청 -0.5과 0.5 사이 PCA 인덱스 점수를, 그리고의 GT는 ≤ 0.5 PCA 인덱스 점수를 가지고있다. 개별 실험의 필요에 따라, 그러나, 다른 PCA 인덱스 점수 컷 오프를 사용할 수있다. 그림 1은 세 가지 표현형에서 전형적인 수, 대기 시간의 진행 및 PCA 교육 세션에서 레버 프레스 및 잡지 항목의 가능성을 보여줍니다 . 그림 2는 PCA 인덱스 점수의 일반적인 분포를 보여줍니다 (세션 4에서 평균을 5)와 쥐 후 PCA 교육 세션에 걸쳐 평균 PCA 지수 점수는 phenotyped되었습니다. 두 도면에서 볼 수있는 바와 같이, PCA 동작은 세션 4-5 사이 안정화시킨다.
이들 데이터에 더하여, 비 CS 매거진 항목 (즉, 레버가 후퇴 간 시험 간격 동안 수행 매거진 항목)도 분석 될 수있다. 이러한 데이터는 부분 일 수있다조작 컨디셔닝 (단지 CS 기간 동안 응답이 완비되지 않음) 응답 전체에 영향을 미치는 또는 컨디셔닝 응답의 타이밍을 변경 여부를 결정 icularly 유용합니다. 이러한 펠릿 검색 대기 시간 추가 분석 (즉, 잡지를 입력 CS 기간 다음 펠릿 검색 시간) 누락 (즉, CS 기간 중에 CR을 수행하지 않음)도 개인의 요구에 기초하여 계산 될 수있다 실험.
그림 1. 수, 대기 시간 및 로그인 추적기 (명세서), 중간 조치 (IRS) 및 목표 추적 GTS ()에 파블로프 컨디셔닝 방법 (PCA) 교육의 다섯 매일 세션에서 레버 프레스의 확률과 잡지 항목.에 이 실험, 남성 스프 라그 돌리 쥐 (N = 48, 도착시 275-300g)을 할란 연구소에서 주문 하였다 (배리어 (2)06)와 찰스 강 (장벽 C72, R04 및 R09). 로 표현 된 데이터는 ± SEM 의미 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 2. (A) 파블로프 컨디셔닝 방법 (PCA) 인덱스 점수의 분포는 마지막 두 PCA 교육 세션에 걸쳐 평균. 점수는 개별 세션 내에서 모든 시험에서 레버를 눌렀다 잡지 항목의 수, 대기 시간, 확률 바이어스를 평균하여 각 세션에 대해 계산됩니다. (마지막 두 PCA 교육 세션 평균) (B) PCA 인덱스 점수는 표현형 로그인 추적기 (명세서), 중간 (IRS) 및 목표 추적 GTS ()에 사용된다. 세션 4와 5의 평균 PCA 인덱스 점수는 보안 목표 명세서로 쥐 (점수를 분류하는 데 사용됩니다≥0.5)의 IR (-0.5 <점수 <0.5), 또는의 GT (점수 ≤ 0.5). 로 표현 된 데이터는 ± SEM 의미 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
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Discussion
PCA 훈련 중독은 취약성의 중요한 요소로 논의 된 조건부 큐에 인센티브 돌출 속성 경향에 개인차를 결정하는데 사용될 수있다. 예를 들면, 이전에 보안 목표 명세서는 모두 식품 의약품 단서 6 인센티브 돌출 속성 것을 증명하고 있으며, 식품 - 약물 관련 단서는 모두 보안 목표 명세서 7 amygdalo - 선조체 - 시상 회로 내에서 유사한 뇌 영역을 활성화합니다. 또한, 보안 목표 명세서는 약물 추구 행동 7,9의 큐 유도 복직에 취약, 8 개의 충동, 그리고 불리한 결과 10에도 불구하고 마약 관련 단서를 추구합니다.
PCA 절차를 수행 할 때 쥐의 표현형 선택 다이버 시티를 최적화하는데 중요한 단계를 나타낸다. 예를 들어, 래트 (예를 들어, 루이스 피셔 F344) (11)의 근친 균주 PCA 행동의 습득에 차이가 표시된다. 심지어 OU의tbred 주식 (예를 들면, 스프 라그 돌리가), 공급 업체 사이의 PCA 동작의 인수에 상당한 이질성이 존재한다 (예를 들어, 할란 찰스 강 대 연구소)와 쥐 롤리 (즉, 찰스 리버 R04 및 R09 시설을 사육하는 개별 시설, NC) 12. 표현형의 다양성을 높이기 위해, 스프 라그 돌리 쥐 한 각 쥐의 정확한 소스가 조심스럽게 설명하는 바와 같이, 여러 공급 업체와 장벽에서 주문할 수있다. 쥐의 연령과 성별도 고려되어야한다. 예를 들어, (남성에 비해) 성인 (청소년에 비해)과 여성은 더 행동 (13, 14)를 추적 기호 표현하는 경향이있다.
이 PCA 거동의 취득 중에 표현형 다이버 시티의 원하는 레벨을 제공하는 절차의 능력을 제한 할 수있는 하우징 조건 및 조절 매개 변수를 주목하는 것이 중요하다. 주택 조건, 음식 부족과 사회적 고립의 고도에 관해서또한 쥐 15 세의 나이에 따라 달라 PCA 행동의 인수 어. 음식 박탈이 필요한 경우 (예를 들어, 후속 조건화 경우), 이는 PCA 훈련 다음을 수행한다. 또한, 환경은 농축 - 서명 추적 동작과 PCA (16) 절차를 수행 할 때 고려되어야 줄인다.
컨디셔닝 매개 변수는 PCA 행동의 인수에 영향을 미치는, 우리는 신중하게 보안 목표 명세서, IR을, 그리고의 GT의 평등 한 분배를 촉진하기 위해 우리의 각 세션 매개 변수를 맞게했다. 예를 들어, 미국 CS 프리젠 테이션의 지속 시간과 공간 근접 할 수있는 짧은 CS 프리젠 테이션 (17)와 작은 CS-US 18 거리가 기호 추적 행동을 촉진하도록 기호 - 또는 목표 추적, 방향 바이어스 동작. 또한, CS 양상 기호 추적 행동의 인수에 영향을 미칠 수있다. 예에서, 쥐 쉽게 로그인을 추적하지 않는 코 - 포크 포트 또는 청각 톤에
PCA는 보상 관련 행동의 다른 테스트를 통해 몇 가지 뚜렷한 장점을 제공합니다. 예를 들어, PCA 유niquely는 인센티브 돌출 별도의 측정 및 보상 관련 단서의 예측 특성을 수 있습니다. PCA 동작은 향정신성 약품에 노출 실험 혼란을 회피하면서 소정의 중독 같은 행동 취약 개인을 식별하는 데 사용될 수있다. PCA 절차의 단점은 실험 대상자의 PCA 행동에 영향을 미칠 수 위의 설명 변수의 다수를 포함한다. 결과의 재현성은, 제어 할 수 실험자에 대해 거의 불가능 될 수있는 유전 적 다양성 및 상업 공급 업체 시설에서 조건을 양육에 미묘한 차이로하는의 분산이 많은 소스, 회계에 따라 달라집니다. 또한, PCA 거동의 신경 생물학적 토대는 다른 널리 연구 appetitive 행동들로 이해되지 않는다.
중독의 취약점을 조사뿐만 아니라, PCA는 vulnerab의 개인차를 탐구하는 데 사용되었습니다이러한 외상 후 스트레스 장애와 같은 다른 신경 장애에 ility. 예를 들어, 보안 목표 명세서는 공포 식 (27)를 큐 및 확장 공포 조건화 (28) 다음 큐 공포의 배양을 보여 더 취약합니다. 따라서, PCA 절차는 여러 신경 장애에도 동반 질환 (예, 중독 및 외상 후 스트레스 장애)에 대한 관련성을 가질 수있다 큐 관한 동작의 개인차를 모델링하는데 사용될 수있다. 또한,의 GT는 코카인을 추구하는 29 다음 코카인 자기 관리와 공포 조건화 (27) 다음 상황에 맞는 두려움의 표현의 상황에 유도 복직에 더 취약한 것으로 보인다. PCA 절차는 더 신경 diso에 별도의 취약성을 기초 수 있습니다 신경 기판 및 신호 전달 경로에 조사를 통보 할 수있는, (상황에 맞는 학습 대 큐) 연관 학습이 독특한 변화를 평가하는 데 유용 할 수 있습니다개인의 고유 한 개체군에서 rders. 따라서, PCA 절차는 신경 정신 질환에 대한 취약성의 상황에 맞는 처리 대 큐 인센티브 돌출의 속성, 개인의 변화를 조사 할 행동의 가치 분석은 잠재적으로 수 있습니다.
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Standard Modular Operant Test Chamber with Modified Top for Rat | Med Associates, Inc. | ENV-008CT | Top has access slot for drug delivery leashes or other harness systems; comes with ENV-008CTC (Cover Insert) for access slot |
| Expanded PVC Sound Attenuating Cubicle | Med Associates, Inc. | ENV-022V | |
| PCI Operating Package for up to Sixteen Chambers | Med Associates, Inc. | MED-SYST-16 | Based on the number of operant chambers, MED-SYST-8 (PCI Operating Package for up to Eight Chambers) is also available |
| SmartCtrl | Med Associates, Inc. | DIG-716P2 | |
| Universal Cable, 25′ (7.6 m) | Med Associates, Inc. | SG-210CB | Based on individual needs, SG-210CB-50 (Universal Cable, 50′ [15.2 m]) is also available |
| 18″ (45.7 cm) 3-Pin Mini-Molex | Med Associates, Inc. | SG-216A | Based on individual needs, SG-216A-2 (2′ [61.0 cm] 3-Pin Mini-Molex) is also available |
| Power Cable, 25′ (7.6 m) | Med Associates, Inc. | SG-210CP-25 | |
| Stainless Steel Grid Floor for Rat | Med Associates, Inc. | ENV-005 | Based on preference, ENV-005A (Stainless Steel Grid Floor for Mouse) is also available |
| Reusable Waste Pan | Med Associates, Inc. | ENV-007-P3 | |
| Filler Panel Package for Standard Modular Test Chamber | Med Associates, Inc. | ENV-008-FP | |
| Modular Pellet Dispenser for Rat, 45 mg | Med Associates, Inc. | ENV-203M-45 | |
| Pellet Receptacle, Trough Type | Med Associates, Inc. | ENV-200R2M | Based on preference, ENV-200R1M (Pellet Receptable, Cup Type) is also available |
| Retractable Lever | Med Associates, Inc. | ENV-112CM | Calibrated to 25 g; needs to be adjusted to 10 g before Pavlovian conditioned approach training |
| Retractable Lever Cue Light | Med Associates, Inc. | ENV-112CML | |
| House Light for Rat | Med Associates, Inc. | ENV-215M | |
| 100 mA Replacement Bulbs, Pack of 10 | Med Associates, Inc. | SG-800R | Red-colored; for use with ENV-215M (House Light for Rat) |
| Pellets, 45 mg, Primate Purified Diet, Banana Flavor | Bio-Serv | F0059 | 50,000/box |
References
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