Une procédure pour l'étude de l'Rétablissement choc électrique induite par la cocaïne d'Cherchant des rats de laboratoire

Neuroscience
 

Summary

Les modèles animaux de la rechute, connu sous le nom des procédures de réintégration, ont été largement utilisées pour étudier le rôle du stress dans la rechute à la recherche de drogue. Ici, nous présentons une méthode pour induire le rétablissement de la cocaïne cherchant des rats de laboratoire par l'intermédiaire d'expositions aiguës à légère, choc électrique électriques intermittents.

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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), e2265, doi:10.3791/2265 (2011).

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Abstract

L'aspect le plus insidieux de la toxicomanie est la forte propension à la rechute. Les modèles animaux de la rechute, connu sous le nom des procédures de réintégration, ont été largement utilisées pour étudier la neurobiologie et phénoménologie de rechute à l'usage de drogues. Bien que les écarts de procédure ont émergé au cours des dernières décennies, les procédures de rétablissement les plus conventionnels sont basés sur l'auto-administration de médicaments (SA) modèle. Dans ce modèle, un animal est formé pour effectuer une réaction opérant pour obtenir des médicaments. Par la suite, le comportement est éteinte par la retenue de réponse contingente renfort. Rétablissement de la recherche de médicaments est alors déclenché par un événement distinct, comme une injection de la drogue de formation, ré-exposition à la drogue associée indices, ou l'exposition à un facteur de stress 1.

Rétablissement des procédures ont été initialement développés pour étudier la capacité des aigus non contingent exposition à la drogue de formation pour rétablir la drogue cherchent des rats et des singes 1, 2. Rétablissement des procédures ont depuis été modifiées pour étudier le rôle des stimuli environnementaux, y compris les médicaments associés des indices et l'exposition à différentes formes de stress, en rechute de recherche de drogue 1, 3, 4.

Au cours des 15 dernières années, un axe majeur de la littérature sur la réintégration a été le rôle du stress dans la rechute de drogue. Une des formes les plus couramment utilisés de stress pour étudier cette relation est une exposition aiguë à la légère, intermittente, footshocks électrique. La capacité du stress choc électrique pour induire le rétablissement de la recherche de drogue a été démontré par Shaham et ses collègues (1995) chez des rats présentant une histoire de l'héroïne par voie intraveineuse SA 5. Par la suite, l'effet a été généralisé à des rats avec des histoires de cocaïne par voie intraveineuse, la méthamphétamine, et la nicotine SA, ainsi que de l'éthanol par voie orale SA 3, 6.

Bien choc électrique induite par le rétablissement de la recherche de drogue peut être réalisé de manière fiable et robuste, il est un effet qui tend à être sensible à certaines variables paramétriques. Il s'agit notamment de l'agencement des séances d'essais d'extinction et de réintégration, l'intensité et la durée du stress choc électrique, et la présence de drogue associé indices lors de l'extinction et l'essai de réintégration. Nous présentons ici un protocole de choc électrique induite par la réintégration de la cocaïne cherchant que nous avons utilisé avec succès constant pour étudier la relation entre le stress et la cocaïne cherchent.

Protocol

1. Animaux procédures d'hébergement et d'acclimatation

  1. Homme rats Long Evans, pesant 300-325 g au moment de l'arrivée dans le vivarium, sont logés individuellement dans des cages standard de plastique contenant du papier recyclé granulés literie, avec des couvercles de grille de fil pour accueillir des bouteilles d'eau et de nourriture.
  2. Les rats sont maintenus sur un revers de lumière-obscurité calendrier (lumières allumées 19:00-07:00), dans une température et humidité contrôlées vivarium.
  3. L'alimentation et l'eau sont disponibles ad libitum dans les cages de la maison durant l'expérience.
  4. Les rats sont autorisés à s'acclimater à la vivarium et les conditions de logement pour une semaine avant la chirurgie. Pendant ce temps les rats sont laissés au repos à l'exception du nettoyage de routine, l'alimentation, et la surveillance du poids.

2. Chirurgie cathétérisme intraveineux

  1. Sous anesthésie de gaz isoflurane, et en utilisant des techniques chirurgicales aseptiques standards, les rats sont préparés avec des cathéters en silastic dans la veine jugulaire droite. Les sorties cathéter dans une canule modifiés (Plastics One) à la surface du crâne, et la canule est monté sur le crâne avec des bijoutiers vis et ciment dentaire. Pour plus de détails sur les procédures chirurgicales, voir 7, 8.
  2. A la fin de la chirurgie, les cathéters sont rincés avec environ 0,2 ml d'une solution contenant de l'héparine de 50% (1000 UI) et de dextrose à 50% (25 g/50 ml). Un bloqueur de plastique est placé sur l'ouverture de la canule afin de protéger le cathéter par des débris externes, et pour maintenir la perméabilité du cathéter.
  3. Au moment de la chirurgie, et de nouveau le jour après la chirurgie, les rats sont administrés 5 mg / kg, SC, du kétoprofène analgésique.
  4. Les rats sont autorisés au moins sept jours pour se remettre de la chirurgie avant l'expérimentation. Pendant ce temps, les rats sont laissés au repos dans les cages de la maison, à l'exception de la routine de nettoyage et d'alimentation, et un suivi quotidien de poids et la santé générale. Le dernier jour de la période de récupération, les cathéters sont rincés avec la solution d'héparine / dextrose (section 2.2) afin de vérifier la perméabilité du cathéter.

3. Procédures comportementales

Toutes les procédures comportementales sont réalisées en utilisant l'équipement fourni par Associates Inc Med (St Albans, VT). L'équipement, installé dans une salle dédiée, comprend un ensemble de standards chambres opérant, chacun contenu dans une enceinte acoustique atténuantes. Chaque chambre est équipée opérant deux leviers escamotables, deux 6,5 cm élevées au dessus d'un rez-tige en acier inoxydable. Une lumière blanche est situé relance juste au-dessus un levier, et les réponses sur ce levier (le soi-disant «actifs» de levier) résulte de l'éclairage simultané de la lumière de relance et l'activation d'une pompe à perfusion (Razel Scientific Instruments, St. Albans, VT). La pompe est située sur une étagère juste à l'extérieur de la chambre de conditionnement opérant, mais dans l'enceinte atténuation sonore. L'autre levier (le soi-disant "inactif" levier) est laissé étendu dans la chambre à travers toutes les procédures expérimentales; de répondre sur ce levier est sans conséquence. Enfin, chaque chambre est équipée pour offrir à courant constant, par intermittence, incontournable, choc électrique électrique à travers un brouilleur à l'étage tige d'acier. Toutes les conditions expérimentales (par exemple, des présentations de relance, les perfusions de médicaments, la délivrance du choc), ainsi que l'enregistrement des données et de consolidation, sont réalisés via des interfaces entre les chambres d'essai et un centre d'exploitation informatique Associés Med logiciels (MED-IV).

L'expérience est réalisée en 5 phases: 1) L'habituation; 2) La cocaïne SA; 3) sans drogue période; 4) l'extinction, et 5) Essai de réintégration. Dans toutes les phases (sauf pour la période sans médicament), les rats sont transférés pour des séances quotidiennes de la salle de logement pour les chambres d'essai opérant. Les animaux sont transférées individuellement, en petits contenants de plastique. L'alimentation et l'eau ne sont pas disponibles dans les chambres opérant.

  1. Accoutumance
    1. Vingt-quatre heures précédant la première session de la cocaïne SA (. Voir section 3.2), les rats sont autorisés à s'habituer aux chambres opérant durant une seule séance de 2 h; au cours de cette session, le levier actif est rétracté.
  2. Cocaïne SA de formation
    1. Avant chaque séance d'entraînement quotidienne, les rats sont pesés dans la salle de l'habitation. Par la suite, ils sont transférés dans les chambres opérant.
    2. Après avoir été placés dans les chambres opérant, un printemps et un tube de montage (qui s'étend de la pompe à perfusion de médicaments) est relié à la canule du crâne monté.
    3. Les rats sont autorisés à s'auto-administrer de la cocaïne chlorhydrate cours quotidiens de 3 heures des séances, pour un total de 8-10 jours (soit consécutivement ou avec deux intervenants «jours de repos" entre les sessions 5 et 6).
    4. Séances SA alterner entre le matin (9:00-12:00) et après-midi (13h00-16h00). Le calendrier des sessions SA est alterné parce que les procédures dans les phases ultérieures de l'expérience (à savoir l'extinction et de test) se produisent à la fois tLe moment de la journée pour tous les animaux (voir Sections 3.4 et 3.5); Ainsi, cet agencement empêche tous les effets confondants de l'heure de la journée sur la suite de drogue comportement de recherche.
    5. Chaque session de formation est précédée par une période d'acclimatation de 5 min, pendant laquelle les animaux sont placés dans les chambres opérant avec le levier actif rétracté.
    6. Au début de la session de formation, le levier actif est étendue dans la chambre et la lumière de relance (situé au-dessus du levier actif) est allumé pendant 30 s. En outre, la Light House est activé à ce moment, et reste allumé pendant toute la session. Ensemble, ces événements de signal de la disponibilité de la cocaïne.
    7. Pendant la session, des réponses sur le levier actif sont renforcées par une perfusion de 3 s de la cocaïne (0,23 mg/65 uL, iv) sur un ratio fixe-1 horaire de renfort. Parallèlement à l'activation de la pompe à perfusion et la livraison de drogue est une activation de 20 s de la lumière au-dessus du levier de relance active. Cette présentation de lumière de 20 s correspond à un «time-out" période pendant laquelle les réponses supplémentaires levier actif sont enregistrées mais non armé.
    8. Les animaux sont admis un maximum de 50 perfusions par 3-H session. Nous avons régulièrement d'imposer ce critère dans notre travail et, dans notre expérience, ont constaté que cela réduit considérablement, voire élimine, les incidents de décès dus à une surdose.
    9. A la fin de chaque séance quotidienne, les cathéters rats sont rincées avec 0,2 à 0,3 ml de solution de dextrose à l'héparine (voir section 2.2) et les rats sont retournés dans leur cage.
  3. Drug période sans
    1. Après la séance de la cocaïne SA finale, les rats sont laissés au repos (à l'exception du nettoyage de routine, l'alimentation, et la surveillance du poids) dans leur cage pour une période minimale de sept jours.
  4. Extinction de la cocaïne formés comportements
    1. Les rats sont transférés aux chambres opérant entre 9:00-10:00 pour la formation d'extinction.
    2. Le printemps et l'assemblage tube est relié à la canule du crâne monté.
    3. Conformément aux conditions de formation SA, chaque jour de la formation d'extinction est précédée par une période d'acclimatation de 5 min, pendant laquelle les animaux sont placés dans les chambres opérant avec le levier actif rétracté.
    4. Les rats sont ensuite donné quatre séances de 60 minutes d'extinction, séparés par des intervalles de 30 min. Chaque session de 60 min est initiée par les mêmes événements qui se produisent au début des sessions de formation (par exemple, l'éclairage de la maison de la lumière, l'extension du levier actif, et de 30 secondes d'illumination de la lumière au-dessus du levier de relance active). Tout au long des séances, toutes les conditions qui étaient présents lors de l'entraînement SA sont maintenues (c'est à dire, la réponse contingente-illumination de la lumière de relance pendant 20 sec et 3-s l'activation de la pompe à perfusion), sauf que les réponses levier actif ne sont plus renforcées par des perfusions de la cocaïne . Pendant les intervalles de 30 min qui séparent chaque session d'extinction de 60 min, le levier actif est rétracté et la lumière maison est éteinte.
    5. A la fin de la dernière session de 60 minutes, les rats sont retournés dans leur cage.
    6. Étapes 3.4.1. à 3.4.5. sont répétés pendant 3 jours consécutifs.
  5. Rétablissement de la cocaïne formés comportements par le stress choc électrique
    1. Les rats sont transférés aux chambres opérant entre 9:00-10:00
    2. Après avoir été placés dans les chambres opérant, au printemps et à l'assemblage tube est relié à la canule du crâne monté.
    3. Conformément aux conditions de formation et de l'extinction, une période d'acclimatation de 5 min est fourni, au cours de laquelle les rats sont placés dans les chambres opérant avec le levier actif rétracté.
    4. Les rats sont ensuite donné deux séances de 60 min d'extinction (voir 3.4.4.) Séparés par un intervalle de 30 min, identiques à ceux donnés lors de la phase d'extinction.
    5. Si après la deuxième session de 60 minutes le nombre total de réponses sur le levier précédemment actif est inférieur à 15, les animaux sont soumis à un test de rétablissement après une supplémentaire de 30 min d'intervalle. Dans cet intervalle de 30 min, choc électrique ou fictive choc électrique (c'est à dire, aucun choc électrique) est administré (voir 3.5.6.). Si un critère de 15 ou moins de réponses sur le levier actif n'est pas atteint après la deuxième session, une session d'extinction (s) supplémentaire est donné avant les essais de réintégration.
    6. Dix minutes après la séance de l'extinction de 60 secondes min (ou après une séance de 60 min d'extinction (s) supplémentaire nécessaire pour établir le critère de l'extinction de 15 ou moins de réponses), les animaux sont exposés à 20 min de stress choc électrique intermittente électrique (ou imposture choc électrique) dans la chambre de conditionnement opérant. Choc électrique est donnée à un moment où le levier actif est rentré et lumières de la maison et de relance sont éteints. Choc électrique est livré selon un calendrier variable à un intervalle moyen de 40 s (10-70 s large). Chaque choc est délivré à une intensité de 0,9 mA, et est de 0,5 s dans la durée. Ces paramètres du choc électrique sont basées sur des travaux pilotes vasteréalisées dans notre laboratoire pour établir la réintégration fiables de cocaïne cherchant, avec le minimum d'intensité et la durée de l'exposition choc électrique. Dans ces paramètres, les animaux présentent une réaction saut réflexif au choc 0,5 s et, occasionnellement, émettent une vocalisation brève. Bien que les animaux sont observés pendant la période de choc, l'intensité du choc n'est pas d'une ampleur suffisante pour induire des signes plus marqués de détresse.
    7. Immédiatement après la résiliation de la session choc électrique, le levier actif est étendue et les rats sont autorisés à levier de la presse dans des conditions d'extinction (c'est à dire, les réponses ne sont pas renforcés avec de la cocaïne, mais ne continuent d'entraîner dans l'illumination de la lumière de relance et l'activation de la pompe à perfusion ). Cette période de temps est défini comme le test de réintégration et est typiquement 1-3 heures dans la durée. La plupart répondent survient dans la première partie de la session de test (30 premières min-1 h), et éteint par la suite au cours des périodes d'essai plus étendu. Ainsi, un test de 1 h est suffisant pour saisir l'effet de réintégration, avec des périodes d'essai plus fournir un profil d'extinction plus complète de l'effet.
    8. Quand une conception de mesures répétées est employé, chaque rat est testé dans des conditions choc électrique choc électrique et d'imposture. Étapes 3.5.1. à 3.5.8 sont répétées sur une journée d'essais ultérieurs, et le test alternatif de réintégration (choc électrique ou fictive choc électrique) est administré.

4. Les résultats représentatifs:

Figure 1
Figure 1. Profils de réponse stylisé de l'activité sur les leviers actifs et inactifs pendant l'auto-administration de la formation, l'extinction, et des essais de réintégration.

La figure 1 présente stylisée profils de réponse opérant, typiques de ceux obtenus lors des différentes phases du protocole expérimental décrit aux présentes.

1. Réponses levier actif

  1. Cocaïne SA de formation. La figure 1 (gauche) montre une courbe typique de la cocaïne de formation SA qui comprend à la fois nombre de perfusions et le nombre total de presses levier actif. Les rats acquièrent généralement la cocaïne SA dans les sessions 1-3 et, lorsque le comportement est établie, de maintenir un taux stable de la consommation de drogue (généralement moins de 20% entre les sessions de variance) sur les sessions ultérieures.
  2. Extinction de la cocaïne formés comportement. Il peut être vu dans la figure 1 (panneau du milieu) que le 1er jour de l'extinction, quand les réponses ne sont pas renforcés pour la première fois, le nombre total de réponses sur le levier actif est initialement supérieur à la fin de la phase de formation (correspondant à une "rafale d'extinction" soi-disant); progressivement, au cours des quatre séances d'extinction, en réponse diminue. Sur Jours 2 et 3 de l'extinction, une certaine reprise de répondre (par rapport à celle observée au cours de la dernière session de la journée précédente) peuvent être observées, mais les réponses sont généralement moins au début de la journée précédente de l'extinction, et l'extinction générale produit plus rapidement au cours des quatre séances de cette journée.
  3. Rétablissement de la cocaïne cherchent. Il peut être vu dans la figure 1 (droite), 20 min d'exposition à choc électrique intermittente induit une augmentation non armé de répondre sur le levier actif, par rapport à celle observée à la fin de la session d'extinction précédente. Choc électrique induit également une augmentation de la réponse par rapport à celle observée dans des conditions où simulacre choc électrique est administré. Ainsi, la réintégration de la cocaïne cherchant par le stress choc électrique peut être exprimée soit en tant que: 1) l'augmentation du nombre de non-réponses renforcée après l'exposition au choc électrique, par rapport aux réponses à la session de l'extinction avant choc électrique ou 2) l'augmentation du nombre de non armé réponses après relatifs à choc électrique choc électrique imposture.

2. Réponses levier inactif

Il peut être vu dans la figure 1 (ligne rouge) qui, durant toutes les phases d'expérimentation, il ya des niveaux de réponse très faible associée avec le levier inactif. Cependant, une augmentation modeste de répondre sur ce levier est parfois observé après l'exposition au stress choc électrique. Même dans les cas où une telle augmentation dans la réponse survient, l'augmentation du levier actif répondant tend à être proportionnellement beaucoup plus élevé.

Discussion

Au cours des dernières décennies, trois variantes de la procédure de réintégration SA ont été développées pour étudier le rétablissement de la recherche de drogue chez des rats de laboratoire et des singes. Les différences qui définissent les variations procédurales se rapportent principalement à savoir si le médicament SA, l'extinction, et des sessions de test se produisent dans la même journée ou sur plusieurs jours 1. La procédure que nous avons décrites dans ce document est communément appelé le «sein entre« variation session, car la drogue SA se produit pendant les sessions par jour (soit, en quelque sorte entre-session) qui sont séparés de l'extinction et des sessions de test, mais l'extinction et les tests se produisent le jour même (à savoir, d'une manière au sein de session) [par exemple, 7, 9]. Alternativement, dans ce qu'on appelle "entre deux sessions" procédures, toutes les phases de l'expérimentation se produisent séquentiellement, tels que la SA, l'extinction, et des sessions de tests sont donnés à des jours différents (ie, toutes les phases sont entre les sessions) [par exemple, 8, 10, 11]. En revanche, dans les procédures de terminer "dans les sessions", la formation SA, l'extinction, et des séances de test se produisent tous dans la même journée [par exemple, 12].

Bien qu'il existe des rapports publiés choc électrique induite par la réintégration de la recherche de drogue en utilisant différentes variantes de la procédure de réintégration, nous avons trouvé cela stressant (au moins chez les animaux avec une histoire de cocaïne SA) pour être plus efficace quand l'extinction et les tests se produire sur les mêmes jour (c'est à dire, dans un «entre-deux au sein de« manière séances). Sinon, nous avons eu du succès avec l'obtention de choc électrique fiable induite par la réintégration de la cocaïne cherchant l'aide d'un complètement "entre deux sessions" procédure, mais seulement dans des conditions où les animaux sont logés dans les chambres SA long de l'expérience 8, ou tout au moins pendant l'extinction et le test 13. L'inconvénient de cette approche entre les sessions, au cours de cette décrits dans le présent protocole, est qu'elle limite le nombre de sujets qui peuvent être formés et testés en une seule fois et, par conséquent, diminue l'efficacité de la collecte de données. Bien que dans les conditions du présent protocole un seul groupe d'animaux peut être éteint et testé à un moment donné, un plus grand débit peut être réalisé en décalant d'une semaine le temps de démarrage de la phase de formation SA pour deux groupes de rats. Dans ce scénario, un premier groupe de rats peuvent entrer dans la phase sans drogue que le deuxième groupe entre dans la semaine 2 de la formation SA, et, par la suite, l'extinction et le test peut être effectué dans le premier groupe tandis que le deuxième groupe en est à ses médicaments sans phase. Cette approche permet une utilisation plus efficace des ressources et accélère le rythme d'acquisition de données, tout en menant à très efficace et fiable choc électrique induite par la réintégration.

Fait important, dans notre procédure, l'extinction du comportement préalablement renforcé drogue et d'essai pour la réintégration se fait en présence du médicament associé indices. Bien que nous ayons jamais réalisé de formation ou de l'extinction des tests en l'absence d'indices de drogue associé, il est de notre compréhension, basée sur des communications personnelles, que le stress peut en effet être inefficaces dans l'induction de la réintégration lors du test survient en l'absence d'indices éteinte ( au moins dans le cas des animaux ayant des antécédents de la cocaïne SA). Un examen systématique de cette variable, et les implications théoriques qu'elle pose, est une question importante pour les recherches futures.

Un dernier facteur de procédure qui garantit commentaires, c'est que l'effet du stress choc électrique sur la réintégration semble être très sensible aux manipulations du contexte. Par exemple, le stress choc électrique n'est efficace que dans l'induction de la réintégration de recherche de drogue, si elle est administrée dans l'environnement dans lequel la drogue SA et l'extinction se produit, c'est-à choc électrique ne rétablit pas la drogue cherchent si l'exposition à l'agent stressant survient dans un contexte nouveau, suggérant une interaction importante entre le stress et l'environnement de drogue dans ses effets sur la réintégration 14.

En conclusion, les procédures de réintégration choc électrique, comme ceux décrits dans ce document, ont été utilisés avec succès considérable pour élucider les mécanismes de base du comportement et neurobiologiques qui régissent la relation entre le stress et la rechute de drogue. En effet, ces procédures, lorsqu'ils sont modifiés pour accueillir des prétraitements ou des manipulations pharmacologiques neurochimique ciblage spécifique des substrats neuronaux, peuvent servir d'outils puissants pour la caractérisation de la neurobiologie de la réintégration à la recherche de drogue par le stress.

Disclosures

Expériences sur les animaux ont été effectuées en conformité avec les directives et les règlements énoncés par le Conseil canadien de protection des animaux et de l'Université de Toronto du comité de soins aux animaux. La production de cette vidéo a été parrainé par Associates Med, Inc qui produit l'instrument utilisé dans cet article.

Materials

Name Type Company Catalog Number Comments
Basic Drug Self-Administration Test Package for Rat Package Med Associates, Inc. MED-008-CT-B1
Deep extra tall MDF sound attenuating cubicle Basic Drug Self-Administration Test Package for Rat Package Component Med Associates, Inc. ENV-018MD
Standard modular test chamber with drug infusion top and waste pan Basic Drug Self-Administration Test Package for Rat Package Component Med Associates, Inc. ENV-008CT
Stainless steel grid floor Basic Drug Self-Administration Test Package for Rat Package Component Med Associates, Inc. ENV-005
House light, hooded, 28V Basic Drug Self-Administration Test Package for Rat Package Component Med Associates, Inc. ENV-215M
Stimulus light 1” white lens Basic Drug Self-Administration Test Package for Rat Package Component Med Associates, Inc. ENV-221M
Low profile retractable response lever Basic Drug Self-Administration Test Package for Rat Package Component Med Associates, Inc. ENV-112CM
SmartCtrl 8 Input/16 output package Basic Drug Self-Administration Test Package for Rat Package Component Med Associates, Inc. DIG-716P2
Single speed syringe pump, 3.33 RPM Basic Drug Self-Administration Test Package for Rat Package Component Med Associates, Inc. PHM-100
Rat self infusion package Basic Drug Self-Administration Test Package for Rat Package Component Med Associates, Inc. PHM-119B-23-D
Drug Delivery, Arm assembly Basic Drug Self-Administration Test Package for Rat Package Component Med Associates, Inc. PHM-110-SAI
Square wave aversive stimulator Footshock Stress Component Med Associates, Inc. ENV-414S
Patented quick disconnect harness for stainless steel grid floor Footshock Stress Component Med Associates, Inc. ENV-005-QD
Shock output cable Footshock Stress Component Med Associates, Inc. SG-219G-10
MED-PC IV Software Software Med Associates, Inc. SOF-735

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References

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Comments

2 Comments

  1. i can not see the free access videos . why ?

    Reply
    Posted by: Anonymous
    June 22, 2011 - 8:41 PM
  2. Please contact us at support@jove.com and we'll try to figure out what the problem may be.

    Reply
    Posted by: Anonymous
    June 22, 2011 - 10:03 PM

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