Summary

Pavlovien formation d'approche conditionnée chez le rat

Published: February 04, 2016
doi:

Summary

Here, we present a protocol to elicit Pavlovian conditioned approach behavior in rats. This procedure can be used to measure individual differences in the tendency to approach and attribute incentive salience to reward-related cues and investigate addiction vulnerability.

Abstract

Indices qui sont contingente jumelés avec conditionnés, stimuli enrichissantes peuvent acquérir des propriétés récompenser eux-mêmes à travers un processus connu sous le nom de l'attribution d'incitation saillance, ou la transformation des stimuli neutres dans attractif, "voulaient" stimuli capables de motiver le comportement. Approche conditionné pavlovien (PCA) développe après la présentation de réponse indépendant d'un stimulus conditionné (CS, par exemple, un levier) qui prédit la livraison d'un stimulus inconditionnel (US, par exemple, une boulette de nourriture) et peut être utilisé pour mesurer incitation saillance Pendant la formation, trois modèles. réponses du climatisées (CRS) peuvent se former:. comportement signer de suivi (CS-dirigé CR), le comportement de but de suivi (US-dirigé CR), et une réponse intermédiaire (deux CRS) Inscrivez-trackers attribuent incitation saillance de récompenser-connexes indices et sont plus vulnérables à la réintégration induite cue-de chercher la drogue ainsi que d'autres comportements liés à la toxicomanie, ce qui rend PCA un potprocédure entially précieux pour l'étude addiction vulnérabilité. Ici, nous décrivons les matériaux et les méthodes utilisées pour susciter des comportements PCA de rats ainsi que d'analyser et d'interpréter le comportement PCA dans des expériences individuelles.

Introduction

La transition de la consommation de drogues à la dépendance implique des interactions complexes entre pavlovien et instrumentale 1,2 d'apprentissage. Au cours de prise de drogue et les comportements de recherche, les actions et les résultats sont tirés par des processus instrumentaux; Cependant, les relations entre les stimuli (par exemple, queues liées à la drogue) et les récompenses sont également appris à travers des processus de Pavlov. Indices pavlovien acquièrent une valeur prédictive, mais ils peuvent aussi acquérir incitation valeur de motivation 3, par lequel ils deviennent attrayants, souhaitable, et capable de promouvoir et de maintenir récompense le comportement de recherche 4.

Beaucoup de procédures d'enquête récompense l'apprentissage chez les animaux, cependant, ne permettent pas le désenchevêtrement des prédictive par rapport incitation apprentissage de motivation. Dans les procédures médicament auto-administration, par exemple, les deux éventualités instrumentales et de Pavlov sont généralement utilisés, tels que les rats apprennent à effectuer une action (par exemple, le nez-poking, levier de pression, etc.) afin de recevoir un résultat (c.-à-perfusion de drogues par voie intraveineuse). Le résultat gratifiant est également jumelé avec stimuli Pavlov (par exemple, l'éclairage d'un port de nez-poche, la présentation de la lumière de signal, bruit de la pompe à perfusion, sentiment intéroceptive de distribution de fluide dans la circulation sanguine, etc.). Il est souvent difficile dans ces procédures si les indices soutiennent les actions dirigées vers un but tout simplement en raison de leur relation prédictive avec la récompense, ou si les indices ont acquis des propriétés de motivation incitation de leur propre.

Afin d'isoler expérimentalement la valeur de motivation d'incitation de la valeur prédictive des stimuli de Pavlov, notre laboratoire utilise une procédure pavlovien approche conditionné (PCA) afin d'identifier les rats qui attribuent incitation saillance de récompense liée indices. Au cours d'une session de formation, un stimulus conditionné (CS, par exemple, un levier) réponse-indépendamment prédit la LivrEry d'un stimulus inconditionnel (US, par exemple, une boulette de nourriture). Au cours de plusieurs sessions de formation, trois phénotypes développent: signer de suivi (réponse conditionnée CS-dirigé [CR]), l'objectif de suivi (CR US-dirigé), et une réponse intermédiaire (deux CRS). Pour de but trackers (SMT), le CS est utilisé comme un indicateur de la livraison de récompense; Toutefois, pour les inscriptions trackers (STS), le CS est attribuée avec incitation saillance, devenir attractif et désirable. Dans cette revue, nous décrivons l'équipement, l'installation, et le traitement de données nécessaire pour effectuer une procédure de PCA. En outre, nous fournissons des résultats représentatifs de la formation PCA, décrivent considérations expérimentales importantes, et de discuter de l'utilité présumée des procédures de l'APC dans les enquêtes sur la toxicomanie et d'autres troubles neuropsychiatriques.

Protocol

Toutes les procédures ont été approuvées par le Comité de l'Université sur l'utilisation et l'entretien des animaux (UCUCA; Université du Michigan, Ann Arbor, MI). 1. Matériel et Logiciel Obtenir chambres et appareils opérant commerciales. Voir le tableau matériaux. la formation de conduite chez le rat opérant chambres de conditionnement (24,1 cm de largeur x 20,5 cm de profondeur x 29,2 cm de hauteur), situé dans les armoires de inso…

Representative Results

Nous avons constaté que 5-7 séances quotidiennes d'entraînement PCA est suffisante pour rats phénotype que ST, GT, et les intervenants intermédiaires (RI), bien que les rats peuvent être formés en outre en fonction des besoins d'un laboratoire ou d'une expérience particulière. Phénotypage est basé sur l'APC index scores, qui sont calculées en faisant la moyenne du biais de réponse, le score de latence, et la différence de probabilité de sessions individuell…

Discussion

formation PCA peut être utilisé pour déterminer la variation individuelle dans la tendance à attribuer incitation saillance aux signaux conditionnés, ce qui a été avancé comme une composante importante de la dépendance vulnérabilité. Par exemple, il a déjà été démontré que ST attribuent incitation saillance à la fois les aliments et drogues indices 6, et les deux aliments et des indices liés à la drogue activer les régions du cerveau similaires au sein d'un circuit de amygdalo-striatu…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This work was funded by the University of Michigan Department Of Psychiatry (U032826; JDM), the National Institute on Drug Abuse (NIDA; K08 DA037912-01; JDM) and the Department of Defense (DoD) National Defense Science and Engineering Graduate (NDSEG) Fellowship (CJF).

Materials

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, 45mg 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

  1. Everitt, B. J., Robbins, T. W. Neural systems of reinforcement for drug addiction: from actions to habits to compulsion. Nature Neurosci. 8 (11), 1481-1489 (2005).
  2. Everitt, B. J. Neural and psychological mechanisms underlying compulsive drug seeking habits and drug memories–indications for novel treatments of addiction. Eur J Neurosci. 40 (1), 2163-2182 (2014).
  3. Robinson, T. E., Berridge, K. C. The neural basis of drug craving: an incentive-sensitization theory of addiction. Brain Res Brain Res Rev. 18 (3), 247-291 (1993).
  4. Milton, A. L., Everitt, B. J. The psychological and neurochemical mechanisms of drug memory reconsolidation: implications for the treatment of addiction. Eur J Neurosci. 31 (12), 2308-2319 (2010).
  5. Meyer, P. J., et al. Quantifying individual variation in the propensity to attribute incentive salience to reward cues. PloS One. 7 (6), e38987 (2012).
  6. Yager, L. M., Robinson, T. E. A classically conditioned cocaine cue acquires greater control over motivated behavior in rats prone to attribute incentive salience to a food cue. Psychopharmacology (Berl). 226 (2), 217-228 (2013).
  7. Yager, L. M., Pitchers, K. K., Flagel, S. B., Robinson, T. E. Individual variation in the motivational and neurobiological effects of an opioid cue. Neuropsychopharmacology. 40 (5), (2015).
  8. Lovic, V., Saunders, B. T., Yager, L. M., Robinson, T. E. Rats prone to attribute incentive salience to reward cues are also prone to impulsive action. Behav Brain Res. 223 (2), 255-261 (2011).
  9. Saunders, B. T., Robinson, T. E. Individual variation in the motivational properties of cocaine. Neuropsychopharmacology. 36 (8), 1668-1676 (2011).
  10. Saunders, B. T., Yager, L. M., Robinson, T. E. Cue-evoked cocaine ‘craving’: role of dopamine in the accumbens core. J Neurosci. 33 (35), 13989-14000 (2013).
  11. Kearns, D. N., Gomez-Serrano, M. A., Weiss, S. J., Riley, A. L. A comparison of Lewis and Fischer rat strains on autoshaping (sign-tracking), discrimination reversal learning and negative auto-maintenance. Behav Brain Res. 169 (2), 193-200 (2006).
  12. Fitzpatrick, C. J., et al. Variation in the form of Pavlovian conditioned approach behavior among outbred male Sprague-Dawley rats from different vendors and colonies: sign-tracking vs. goal-tracking. PloS One. 8 (10), e75042 (2013).
  13. Anderson, R. I., Spear, L. P. Autoshaping in adolescence enhances sign-tracking behavior in adulthood: impact on ethanol consumption. Pharmacol Biochem Behav. 98 (2), 250-260 (2011).
  14. Pitchers, K. K., et al. Individual variation in the propensity to attribute incentive salience to a food cue: Influence of sex. Behav Brain Res. 278, 462-469 (2015).
  15. Anderson, R. I., Bush, P. C., Spear, L. P. Environmental manipulations alter age differences in attribution of incentive salience to reward-paired cues. Behav Brain Res. 257, 83-89 (2013).
  16. Beckmann, J. S., Bardo, M. T. Environmental enrichment reduces attribution of incentive salience to a food-associated stimulus. Behav Brain Res. 226 (1), 331-334 (2012).
  17. Burns, M., Domjan, M. Topography of spatially directed conditioned responding: effects of context and trial duration. J Exp Psychol Anim Behav Process. 27 (3), 269-278 (2001).
  18. Christie, J. Spatial contiguity facilitates Pavlovian conditioning. Psychon Bull Rev. 3 (3), 357-359 (1996).
  19. Meyer, P. J., Cogan, E. S., Robinson, T. E. The form of a conditioned stimulus can influence the degree to which it acquires incentive motivational properties. PloS One. 9 (6), e98163 (2014).
  20. Beckmann, J. S., Chow, J. J. Isolating the incentive salience of reward-associated stimuli: value, choice, and persistence. Learn Mem. 22 (2), 116-127 (2015).
  21. Flagel, S. B., et al. A selective role for dopamine in stimulus-reward learning. Nature. 469 (7328), 53-57 (2011).
  22. Saunders, B. T., Robinson, T. E. The role of dopamine in the accumbens core in the expression of Pavlovian-conditioned responses. Eur J Neurosci. 36 (4), 2521-2532 (2012).
  23. Clark, J. J., Collins, A. L., Sanford, C. A., Phillips, P. E. Dopamine encoding of Pavlovian incentive stimuli diminishes with extended training. J Neurosci. 33 (8), 3526-3532 (2013).
  24. Anselme, P., Robinson, M. J., Berridge, K. C. Reward uncertainty enhances incentive salience attribution as sign-tracking. Behav Brain Res. 238, 53-61 (2013).
  25. Robinson, M. J., Anselme, P., Fischer, A. M., Berridge, K. C. Initial uncertainty in Pavlovian reward prediction persistently elevates incentive salience and extends sign-tracking to normally unattractive cues. Behav Brain Res. 266, 119-130 (2014).
  26. Gallistel, C. R., Gibbon, J. Time, rate, and conditioning. Psychol Rev. 107 (2), 289-344 (2000).
  27. Morrow, J. D., Maren, S., Robinson, T. E. Individual variation in the propensity to attribute incentive salience to an appetitive cue predicts the propensity to attribute motivational salience to an aversive cue. Behav Brain Res. 220 (1), 238-243 (2011).
  28. Morrow, J. D., Saunders, B. T., Maren, S., Robinson, T. E. Sign-tracking to an appetitive cue predicts incubation of conditioned fear in rats. Behav Brain Res. 276, 59-66 (2015).
  29. Saunders, B. T., O’Donnell, E. G., Aurbach, E. L., Robinson, T. E. A cocaine context renews drug seeking preferentially in a subset of individuals. Neuropsychopharmacology. 39 (12), 2816-2823 (2014).

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Cite This Article
Fitzpatrick, C. J., Morrow, J. D. Pavlovian Conditioned Approach Training in Rats. J. Vis. Exp. (108), e53580, doi:10.3791/53580 (2016).

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