ラットのショ糖の渇望のインキュベーションを評価するための一般的な方法

Published 11/04/2011
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Neuroscience

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Summary

食品または薬剤ペア合図の応答は、禁欲期間の経過とともに増加し、これが再発の行動への感受性の増加に関連する可能性があります。ここでは詳細自己管理スクロースを持つラットではこの"渇望のインキュベーションを"評価するための手順を。

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Grimm, J. W., Barnes, J., North, K., Collins, S., Weber, R. A General Method for Evaluating Incubation of Sucrose Craving in Rats. J. Vis. Exp. (57), e3335, doi:10.3791/3335 (2011).

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Abstract

フードペアリング合図に応答して、食物制限食、食べ物への渇望の誰かのために禁欲と1をとる食品に再発の間に重要な行動の遷移点として働くことができる。このように概念化食品への渇望は、薬剤ペアの合図に応答して薬物渇望に似ています。豊富な文献は、薬物渇望の行動と神経生物学的決定要因を理解することを中心に開発され、我々と他の人はより良い食品2-4に関連して中毒のような振る舞いを理解する基本的な中毒の研究から、技術の翻訳に最近注力している。

薬物渇望の以前の研究で行ったように、我々は再発のラットモデルを利用してショ糖の渇望の動作を調べます。このモデルでは、ラットでは、数日間にわたってセッションの薬剤または食品のいずれかを自己管理する。セッションでは、応答レバーは音+光刺激と一緒に報酬を提供します。渇望の動作は、操作上での応答として定義されています報酬が利用できない場合、後続のセッション。ラットは、確実に音のために対応させていただきます+光刺激を、おそらく原因で、その取得したエアコン補強性に5。この動作は時々求めてショ糖またはキューの反応性と呼ばれます。現在の議論では、これらの構造の両方を包含する用語"ショ糖の渇望"を使用します。

過去十年間で、我々は時間の長さは報酬の自己管理の影響の報酬の渇望を、以下の方法に焦点を当てている。興味深いことに、ラットは強制禁欲の期間の数週間にわたり報酬ペアリングのキューに対して応答増加する。この"渇望のインキュベーションは、"虐待4,6の自己投与のどちらか食べ物や薬を持っているラットで観察される。我々は動物モデルで同定した渇望のこの時間依存性の増加は、人間の薬と食品の中毒の動作に大きな潜在的な問題を生じる可能性があります。ここでは、sucroのインキュベーションを評価するためのプロトコルを提示ラットにおけるSEの渇望。渇望はショ糖の自己管理コンテキスト(手がかりなしで消滅)内で、または一般的な絶滅のコンテキストでスクロースペアの合図の応答としてのレバー押しの絶滅に続く離散スクロースペアのキューの応答として評価されている場所手続のバリアントが表示されます。 (手がかりと消滅)。

Protocol

1。動物科目

  1. 雄のLong - Evansラットには、研究の開始時に3ヶ月です。ラットは、ウェスタンワシントン大学ビバリウムで飼育(ギルロイ、カリフォルニア州、米国)シモンセン由来であり、ピュリナミルズ社マズリのげっ歯類ペレット(グレーサミットと12時間の逆の昼/夜サイクル(0700時消灯)に個別に収容されています、MO、米国)と水の利用可能な随意。
  2. すべてのトレーニングとテストには、常に訓練を受け、毎日同じ時間で試験ラットのコホートで0900から1300の間で行われます。
  3. ラットは試験期間のため、毎週月曜日、水曜日、および金曜日の重量を測定している。
  4. トレーニングフェーズの直前に、ラットを訓練の初日にショ糖の自己管理を奨励するため、約20時間水を奪われている。

2。行動手順

すべてのオペラント行動の手順は、標準的なオペラント条件付けチャンバー(メッドアソシエーツ社、セントオールバンズを使用します。各オペラント条件付けチャンバーの上部にある注入ポンプ(Razel科学機器、セントオールバンズ、バーモント州、米国)と、VT、アメリカ合衆国)。オペラント条件付けチャンバーは、換気ファンを備えた健全な減衰キャビネット(西ワシントン大学、米国)で囲まれています。すべての実験条件とデータの収集は、メッドPC IVソフトウェア(メッドアソシエーツ社、セントオールバンズ、バーモント州、米国)によって制御されます。

オペラント条件付けチャンバー(30 × 20 ​​× 24センチ)2つのレバー(静止1と引き込み式つ)、トーンジェネレータ、引き込み式のレバー上記の白色刺激の光、そして反対側の壁に赤い家の光が含まれています。輸液ポンプは、アクティブレバーの右側に報酬レセプタクルにショ糖を提供します。レバーは、グリッドの床から10cmです。四赤外線photobeams十字形それぞれのチャンバー。フロントビームは、側壁からそれぞれ10.5センチメートルと側面が側壁から各​​6センチメートルをビームである。各ビームはステンレス鋼製バー床上4.5センチメートルです。ビーム再度、完全な休憩の数をカウントするように設定。ビームブレークの合計数は、トレーニングと渇望のテスト中に記録されます。

前の最初のトレーニングセッションへの水の制限を除いて、ラットをホームケージにとオペラント条件付けチャンバーの両方食糧と水を自由に摂取されています。チェンバースは、ビバリウムと同様に、逆方向の光のサイクル上にある、専用の試験室にあります。ラットは、遮光布で覆われているカートでお部屋の間にホームケージで輸送される。各セッションの終わりに、ラットをホームケージに戻されます。

トレーニング、強制禁欲、およびテスト:典型的な実験には3つのフェーズがあります。テストは渇望が評価されることを特徴セッションです。我々は調査に応じて、2つの一般的なテスト手順で渇望を評価する。これら2つの手順は、セクション2.3.1と2.3.2で説明されています。

  1. トレーニング
    1. 典型的な実験で、ラットは2時間/日を過ごす彼らはレバーの右側にあるコンセントに10%ショ糖溶液0.2ml配信用リトラクタブル(アクティブ)レバーを押すように許可されているオペラント条件付けチャンバーで10日間連続。
    2. この応答はまた、トーン(2kHzの、周囲の騒音を15 dB)および白色光からなる化合物の刺激を活性化する。化合物の刺激は5秒間持続し、アクティブレバーで押すが記録されている時に40 - sのタイムアウトが続きますがないプログラムされた結果を持っていない。
    3. 非アクティブな(固定)レバー上の応答はプログラムされた結果がありませんが、印刷機が記録されます。ビームブレークの番号は、トレーニングとテストの間に記録されます。すべての応答と運動対策は時間のコース(2分ビン)として記録されますが、通常はセッションごとに合計として報告されます。
  2. 強制禁欲。ラットは、強制的禁欲の期間中、ホームケージに残ります。我々が使用する典型的な強制禁欲期間は、番目のラットをテストしているためです。すぐにトレーニング(強制禁欲中30日目)の最終日に続く最後のトレーニングの日(強制的に禁欲の1日目)または30日以下の電子の一日。
  3. テスト
    1. 手がかりなしで絶滅。このテスト手順では、ラットは最初の応答がない影響がないことを除いて、トレーニングと同じ条件でアクティブレバーを押すように許可され、セッションの持続時間は1時間ですしているラットは、試験日にこれらの絶滅のセッションの少なくとも6を体験。各絶滅のセッションは、アクティブレバーが取り消されると、家の光がオフになっている5分間のピリオドで区切られています。 "絶滅"は応答アクティブレバーが20未満の押下/ hに削減されている場合に表示されます一部のラットは、第7回会合が必要です。次のセッションは、(別の5分の遅延の後)ラットは、トーンのために押すことができるテストセッション+最初にトレーニング中にショ糖の各配信とペアにされた光を合図です。
    2. 手がかりと絶滅。これは省略形でDのテスト手順、ラットはそのショ糖が配信されていない除いてトレーニングと同一の条件でアクティブレバーを押すように許可されています。
  4. 押して非アクティブなレバーは、レバーの差別の尺度として使用される。それは、非特異的運動活性化の指標として使用される、photobeamブレイクと共に、またです。運動の対動機の変化は渇望の行動の解釈を複雑にする。応答およびスクロースまたは別の食品のための高レートで応答するラットに化合物(例:7を影響を与える潜在的な欲求で攻撃されている薬理学的研究における比較のグループがあるとしてphotobeamブレークデータは、渇望するモーター対モチベーションの貢献を明確にするのに有用な非アクティブレバー、8)。

3。代表的な操作は、強制禁欲の可変期間後にショ糖の渇望に影響を与える

ここで説明する一般的な方法は、行動と神経生物学determinaをプローブする方法を提供します強制的に禁欲の可変期間後の渇望のNTS。第4節で提供される代表的な結果に関連するメソッドは、ここで説明する。

  1. 飽食。一部のラットは、直前のテスト8〜17時間自分のホームケージで10%ショ糖のボトルを受け取った。本研究ではラットを手がかり手続きなしで絶滅を使用してテストされました。
  2. 環境エンリッチメント。他の人が大規模に移動している間強制禁欲期間中、一部のラットは(36 × 40"高さ"幅× 20"深さ、品質のケージの製品、ポートランド、OR、アメリカ)個々の住宅(コントロール)に残ったケージ3つのコホートで(充実)。充実の動物がPVCチューブを含む自分の環境でいくつかのおもちゃを持っていたし、また小説のおもちゃごとM、W、F 10を与えられた。本研究ではラットを手がかり手続きなしで絶滅を用いて試験を行った。
  3. 薬理学的挑戦。試験日に、ラットはドーパミンD1拮抗薬SCH 23390の用量で前処理した。本研究のWERのラットeは、手がかりの手順で絶滅を使用してテスト。

4。代表的な結果:

図1
スクロース渇望実験のインキュベーションのための1代表のトレーニングとテストデータ。

データポイントは、平均± SEMのを示している。図1aのためのグループのサイズは、グループごとに11-12遠距離図1bのグループのサイズは77匹となります。 1日目のグループから*有意差、P <0.05。この図は、シュプリンガーの許可を得て8のデータから構成されている。

図2
強制的に禁欲の1〜30日後にショ糖の渇望でスクロース飽食の2エフェクトを示します 。グループサイズはグループごとに8から9です。 1日目のグループから*有意差、†コントロール群、P <0.05とは大きな差。この数字は適応さエルゼビアの許可を得て9日から。

図3
図3は、環境エンリッチメントの一カ月は、ショ糖の渇望を減少させた。グループサイズは各8匹です。 1日目から*有意差、†コントロール群、P <0.05とは大きな差。この図は、Wolters Kluwerの健康の許可を得て10から構成されている。

図4
より効果的に強制的に禁欲の一日後4全身SCH 23390減少ショ糖への渇望を示します 。グループのサイズは8-12あたりのグループです。 1日目のグループから*有意差、†0用量群、P <0.05とは大きな差。この図は、シュプリンガーの許可を得て8から構成されている。

  1. 図1は、ラット自己管理ショ糖の代表的なトレーニングとテストデータ(図を示しています1 TOP)と、利用可能なスクロースペアのキュー(図1下)絶滅に応答。図に示すように、ラットはトレーニングおよびテスト中は、アクティブレバーで選択的に反応する。効果が応答してアクティブレバー上で最も堅牢ですが、興味深いことに、応答が非アクティブと歩行活動は、いくつかのインキュベーションを示しています。
  2. 図2は、強制的に禁欲の1〜30日後にショ糖の渇望でスクロースと飽食の効果を示しています。飽食は強制禁欲の期間のいずれか後の応答を手がかりなしで絶滅を減らしましたが、唯一の強制的な禁欲1日だけを持っていたラットに単独でスクロースキューに対して応答を低減。
  3. 図3に示すように、環境エンリッチメントは単独でスクロースキューのために強制的に禁欲1日だけ後に発見されたレベルにビヘイビアを応答し、応答キューなしでインキュベート絶滅を減少させた。
  4. 図4は、禁欲に依存する応答手がかりと絶滅に対するSCH 23390の効果を示しています。 SCH 23390は、ほとんどのEFだ強制的に禁欲の1の後にショ糖の渇望を減らすことでfective、対30、日。

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Discussion

これはキューのために押すとレバーが前に渇望のテストセッションに消滅されていないなど、技術的に不正確ですが、ここで説明する手順は、復職の手続きとして識別することができます。典型的な回復の手順では、報酬ペアリングのキューで応答が消滅され、その後報酬(プライミング誘発性回復)や、フットショックなどのストレス要因(ストレス誘発性の回復)11の非偶発的なプレゼンテーションの管理で"復活"。キューへのアクセス(項目2.3.1)に続いて単独で押すと、レバーの絶滅は、復職に最も近い近似です。それにもかかわらず、我々が説明する手順は、目的指向スクロースペアのキューに対する応答の測定を可能にする。操作上、この動作は、再発の動作4,12-14に関連すると思われるキューを強化した"渇望"の動作です。

手がかりの手順(ITEと絶滅のいくつかの実用的な利点があります。キューの手続き(項目2.3.1)へのアクセスに続く手がかりのない絶滅メートル以上2.3.2)。後者のアプローチでは、一部のラットは、6つのセッションで基準に消火しないと、これは余分な絶滅のセッションが必要です。対照的に、合図の手順で2時間の絶滅は渇望の評価のための予測可能な時間枠を提供するため、自己管理のコンテキストへの暴露はサブジェクトと条件にわたって一貫性が保たれるべきなデザインに、より適している。このような研究の例は、脳組織が即時型初期遺伝子の発現のその後の評価のための渇望のセッションの終了時に即座に収集されているものであろう。

手がかりの手順で絶滅の制限は、文脈と離散手がかりを一緒に提示されるということです。したがって、渇望の行動と脳の分子の変化の文脈対離散的手がかりの寄与の解釈が混乱されます。これは、MOで特に重要である可能性があります証拠としてlecularの研究では、コンテキスト対15,16を学習離散キュー媒介の神経基質間解離のために存在しています。

最後に、繰り返し試験のデザインに関する強制禁欲の手順の一般的な制限は、"禁断"の問題です。キューに対する応答は、時間の経過とともに増加する。したがって、このモデルは、テスト間の時間は考慮されていない限り、被験者の意味の繰り返しテストは許可されません。

結論として、ショ糖の渇望の手順のインキュベーションは、依存症の難治性の性質に貢献することが渇望行動の時間依存性の増加のモデルが用意されています。一般的に言えば、モデルはそのコア4,17,18で十分に検証された復職のモデルを持っていることに起因する部分での合理的な予測的妥当性を、持っています。インキュベーションの行動と神経生物学的決定要因を調べるためにショ糖の渇望モデルの​​インキュベーションを使用すると、n個の洞察をもたらすかもしれません中毒の治療のアプローチをovel。

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Disclosures

すべての手順は、"実験動物のケアの原則"(NIH発行しない。86から23)で概説したガイドラインに従い、ウェスタンワシントン大学の動物実験使用の委員会によって承認された。

Acknowledgements

この原稿とビデオの制作は、神経科学イニシアティブ、およびウェスタンワシントン大学の健康補助R15の薬物乱用/国立研究所DA016285 - 02、ウェスタンワシントン大学の生物医学の研究活動に関する国立研究所によってサポートされていました。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Enrichment Cage Quality Cage Company FH-36½T-N
Operant Chamber Med Associates, Inc. MED-008-CT-B3
SCH 23390 Sigma-Aldrich D054

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