Een algemene methode voor het evalueren van Incubatie van sucrose Craving in ratten

Published 11/04/2011
0 Comments
  CITE THIS  SHARE 
Neuroscience

Your institution must subscribe to JoVE's Neuroscience section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

Welcome!

Enter your email below to get your free 10 minute trial to JoVE!





By clicking "Submit", you agree to our policies.

 

Summary

Reageert voor voedsel of drug-gepaarde signalen toeneemt in de loop van een periode van onthouding en dit kan betrekking hebben op een verhoogde gevoeligheid voor terugval gedrag. Hier hebben we een detail procedure voor het beoordelen van deze "incubatie van craving" bij ratten die in eigen beheer sucrose hebben.

Cite this Article

Copy Citation

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).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Voor iemand op een voedsel-dieet, voedsel verlangen in reactie op voedsel-gepaarde signalen kan dienen als een belangrijk gedrags-overgangspunt tussen onthouding en terugval om voedsel te nemen van een. Voedsel hunkeren geconceptualiseerd op deze manier is verwant aan drugs verlangen als reactie op drugs-gepaarde cues. Een rijke literatuur is ontwikkeld rond het begrijpen van de gedrags-en neurobiologische determinanten van drugs verlangen, wij en anderen zijn onlangs gericht op het vertalen van technieken van basis-verslaving onderzoek beter te begrijpen verslaving-achtige gedragingen in verband met voedsel 2-4.

Zoals in eerdere studies van drugs verlangen, onderzoeken we sucrose verlangen gedrag door gebruik te maken van een rat model van terugval. In dit model, ratten zelf toedienen beide geneesmiddelen of voedsel in de sessies over meerdere dagen. In een sessie, hefboom inspelen levert de beloning samen met een toon + licht stimulus. Craving gedrag wordt dan gedefinieerd als operationeel reageren op eenvolgende zitting waar de beloning is niet beschikbaar. Ratten betrouwbaar zal reageren op de toon + licht stimulus, waarschijnlijk als gevolg van zijn verworven onder de voorwaarde versterkende eigenschappen 5. Dit gedrag wordt soms aangeduid als sacharose zoeken naar of het cue reactiviteit. In de huidige discussie zullen we gebruik maken van de term "sucrose verlangen" aan beide van deze constructen ingepast.

In de afgelopen tien jaar hebben we ons gericht op hoe de lengte van de tijd na te belonen zelf toedienen invloeden beloning verlangen. Interessant is dat ratten te verhogen reageert voor de beloning-gepaarde cue in de loop van enkele weken van een periode van gedwongen-onthouding. Deze "incubatie van verlangen" is waargenomen bij ratten die zijn eigen beheer, hetzij voedsel of drugs 4,6. Deze keer-afhankelijke stijging van de trek hebben we aangegeven in het diermodel kan hebben een groot potentieel belang voor de menselijke drug en eetverslaving gedrag. Hier presenteren we een protocol voor de beoordeling van incubatie van sucrose verlangen bij ratten. Varianten van de procedure zal worden aangegeven waar verlangen wordt beoordeeld als reageert voor een discrete sucrose-gepaarde cue na het uitsterven van de hendel te drukken binnen de sucrose zelftoediening context (Extinction zonder signalen) of als reactie voor sucrose-gepaarde cues in een algemene context uitsterven (Extinction met cues).

Protocol

1. Onderwerpen dier

  1. Man Long-Evans ratten zijn 3 maanden oud bij het begin van een studie. Ratten zijn Simonsen-afgeleide (Gilroy, California, USA), gefokt in de Western Washington University terrarium en zijn individueel gehuisvest op een 12-h achteruit dag / nacht cyclus (licht uit bij 0700) met Purina Mills Inc Mazuri Rodent Pellets (Gray Summit , MO, USA) en water ad libitum beschikbaar.
  2. Alle trainingen en testen vindt plaats tussen 0900-1300 met cohorten van ratten altijd getraind en getest op hetzelfde moment dagelijks.
  3. Ratten worden gewogen elke maandag, woensdag en vrijdag voor de duur van de studie.
  4. Onmiddellijk voorafgaand aan de training fase worden ratten verstoken van water voor ongeveer 20 uur tot sucrose zelfbestuur op de eerste dag van de opleiding aan te moedigen.

2. Behavioral Procedures

Alle operante gedrag procedures gebruik maken van standaard operante conditionering kamers (Med Associates Inc, St. Albans, VT, USA) met een infuuspomp (Razel Scientific Instruments, St. Albans, VT, USA) gelegen op de top van elke operante conditionering kamer. Operante conditionering kamers zijn ingesloten in het geluid-verzachtende kasten met ventilatoren (Western Washington University, USA). Alle experimentele condities en het verzamelen van gegevens worden gecontroleerd door Med PC IV-software (Med Associates Inc, St. Albans, VT, USA).

Operante conditionering kamers (30 x 20 x 24 cm) bevatten twee hendels (een stationair en een intrekbaar), een toongenerator, een witte stimulus licht boven de intrekbare hendel, en een rode huis licht op de tegenoverliggende muur. De infusie pomp levert sucrose in een beloning bakje aan de rechterkant van de actieve hefboom. Hefbomen zijn 10 cm van de roostervloer. Vier infrarood photobeams kriskras elke kamer. De voorste balken zijn elk 10,5 cm van de zijwanden en de zijkant balken elk 6 cm van de zijwanden. Elke balk is 4,5 cm boven de roestvast stalen staaf vloer. De balken eenopnieuw ingesteld op het aantal volledige pauzes tellen. Het totaal aantal van de balk pauzes worden geregistreerd in Training en verlangen testen.

Met uitzondering van water beperking voorafgaand aan de eerste training, zijn ratten voorzien van voedsel en water ad libitum, zowel in huis kooien en in de operante conditionering kamers. Kamers zijn in een speciale testruimte dat, zoals met de vivarium, is op een omgekeerde lichtcyclus. Ratten worden vervoerd in huis kooien tussen de kamers op een wagen die bedekt is met licht blokkerende stof. Aan het einde van elke sessie, zijn ratten terug naar huis kooien.

Er zijn drie fasen aan de typisch experiment: Training, Gedwongen Onthouding, en testen. Testen is de sessie waarin verlangen wordt beoordeeld. Wij beoordelen verlangen in twee algemene testprocedures, afhankelijk van de studie. Deze twee procedures zijn beschreven in de paragrafen 2.3.1 en 2.3.2.

  1. Opleiding
    1. In de typisch experiment, ratten besteden 2 uur / dag voor10 opeenvolgende dagen in de operante conditionering kamers waar ze zijn toegestaan ​​om de intrekbare (actief) hendel te dringen op een 0,2 ml levering van 10% sucrose oplossing in het bakje aan de rechterkant van de hendel.
    2. Deze reactie activeert ook een verbinding stimulans bestaande uit een toon (2 kHz, 15 dB boven het omgevingsgeluid) en het witte licht. De verbinding stimulans duurt 5 s en wordt gevolgd door een 40-s time-out, waarbij drukt op de actieve hefboom zijn opgenomen, maar hebben geen gevolg geprogrammeerd.
    3. Een antwoord op de inactieve (stilstaande) hendel heeft geen gevolgen geprogrammeerd, maar persen worden opgenomen. De nummers van de balk pauzes worden opgenomen tijdens trainen en testen. Alle reactie en bewegingsapparaat maatregelen worden opgenomen als de tijd cursussen (2 minuten bakken), maar worden gewoonlijk weergegeven als totalen per sessie.
  2. Gedwongen onthouding. Ratten blijven in huis kooien voor de duur van gedwongen onthouding. De typische gedwongen onthouding periodes die we gebruiken zijn om ratten te hebben getest ee dag onmiddellijk na de laatste dag van de opleiding (Dag 1 van gedwongen onthouding) of 30 dagen na de laatste dag van de opleiding (Dag 30 van gedwongen onthouding).
  3. Testen
    1. Extinction zonder cues. In deze testen procedure, ratten worden eerst toegestaan ​​om de actieve hendel in identieke omstandigheden te Training druk met de uitzondering dat de reactie geen gevolgen en de sessie duur is is 1 h. Ratten ervaring ten minste zes van deze uitsterven sessies op de testdag. Elke uitsterven sessie wordt gescheiden door een periode van 5 minuten, waar de actieve hefboom is teruggetrokken en het huis licht wordt uitgeschakeld. "Extinction" is geïndiceerd indien actief hefboom inspelen is teruggebracht tot minder dan 20 persen / h. Sommige ratten vereisen een zevende zitting. De volgende sessie (na de andere 5 minuten vertraging) is de testsessie waar de ratten en druk vervolgens op de toon + licht cue die oorspronkelijk was gekoppeld aan elke levering van sucrose tijdens trainen.
    2. Extinction met cues. In dit afkortenD voor tests procedure, ratten mogen de actieve hefboom pers in omstandigheden identiek aan opleiding, behalve dat sucrose is niet geleverd.
  4. Inactief hendel te drukken wordt gebruikt als een maatstaf voor de hefboom discriminatie. Het is ook, samen met Fotocellen breaks, gebruikt als een maat voor niet-specifieke motorische activering. Motorische vs motiverende veranderingen bemoeilijken de interpretatie van verlangen gedrag. De inactieve hendel reageert en Fotocellen breken gegevens zijn nuttig bij het ​​verduidelijken motor vs motivatie bijdragen aan verlangen, evenals vergelijking groepen in farmacologische studies waarbij ratten te reageren op een hoog tarief voor sacharose of een ander levensmiddel worden uitgedaagd met een potentiële verlangen die verbinding (bijv. 7 , 8).

3. Vertegenwoordiger van manipulaties aan Sucrose Craving Affect na Variabele Perioden van gedwongen onthouding

De algemene methode hier beschreven biedt een manier om de gedrags-en neurobiologische Determina probegen van verlangen na een variabele periode van gedwongen onthouding. Hier beschreven zijn methoden met betrekking tot representatieve resultaten die in hoofdstuk 4.

  1. Verzadiging. Sommige ratten flessen van 10% sucrose in hun eigen kooien ontvangen voor de 17 uur onmiddellijk voorafgaand aan het testen 8. Ratten in deze studie werden getest met behulp van het uitsterven, zonder aanwijzingen procedure.
  2. Milieu-verrijking. Tijdens de gedwongen onthouding-periode, een aantal ratten bleef in individuele huisvesting (Controls), terwijl andere werden verplaatst naar een grote (36 "width x 20" diepte x 40 "height; Quality Products Cage, Portland, OR, USA) kooi met drie cohorten (Verrijkt). De Enriched dieren had verschillende speeltjes in hun omgeving met inbegrip van PVC buizen en kregen ook nieuwe speeltjes elke M, W, F 10. ratten in deze studie werden getest met behulp van het uitsterven, zonder aanwijzingen procedure.
  3. Farmacologische uitdaging. Testen op de dag werden de ratten voorbehandeld met een dosis van de dopamine D1-antagonist SCH 23390. Ratten in deze studie were getest met behulp van het uitsterven met de signalen procedure.

4. Representatieve resultaten:

Figuur 1
Figuur 1 vertegenwoordiger Training en testen gegevens voor een incubatie van sucrose verlangen experiment.

Datapunten geven gemiddelden ± SEM. Groepsgrootte voor de figuur 1a is 77 ratten en voor de figuur 1b groepsgrootte varieerde 11 tot 12 per groep. * Significant verschil van dag 1 groep, p <0,05. Dit cijfer is een bewerking van gegevens in acht met toestemming van Springer.

Figuur 2
Figuur 2 Effect van sucrose verzadiging op de sucrose trek na 1 of 30 dagen van gedwongen onthouding. Groep 8-9 maten zijn per groep. * Significant verschil van dag 1 groep, † significant verschil met controle groep, p <0,05. Dit cijfer is aangepastvan 9 met toestemming van Elsevier.

Figuur 3
Figuur 3 Een maand milieuverrijking verminderde sacharose verlangen. Groepsgrootte zijn elk acht ratten. * Significant verschil van dag 1, † significant verschil met controle groep, p <0,05. Dit cijfer is aangepast van 10 met toestemming van Wolters Kluwer Health.

Figuur 4
Figuur 4 Systemische SCH 23.390 afgenomen sucrose verlangen effectiever na een dag van gedwongen onthouding. Groepsgrootte zijn 8-12 per groep. * Significant verschil van dag 1 groep, † significant verschil tussen 0 en de dosis-groep, p <0,05. Dit cijfer is aangepast van 8 met toestemming van Springer.

  1. Figuur 1 geeft representatieve Opleiding en testen van gegevens voor ratten zichzelf toedienen van sucrose (zie figuurEen TOP) en daarna reageren op Extinction met de sucrose-gepaarde cue beschikbaar (figuur 1 onderaan). Zoals afgebeeld, ratten selectief reageren op de actieve hefboom tijdens trainen en tijdens het testen. Interessant, inactieve reageert en locomotorische activiteit vertonen enige incubatie, hoewel het effect is het meest robuust op actieve hendel reageert.
  2. Figuur 2 toont het effect van verzadiging met sucrose op sucrose trek na 1 of 30 dagen van gedwongen onthouding. Verzadiging verminderd Extinction, zonder aanwijzingen te reageren na een periode van gedwongen onthouding, maar alleen minder reageert op de sucrose cue alleen in ratten die slechts een dag van gedwongen onthouding had.
  3. Zoals weergegeven in figuur 3, milieuverrijking verminderde geïncubeerd Extinction zonder cue te reageren en te reageren voor de sucrose cue alleen gedrag tot een niveau gevonden na slechts een dag van gedwongen onthouding.
  4. Figuur 4 toont een onthouding-afhankelijk effect van SCH 23390 op Extinction met signalen reageert. SCH 23390 was het meest effectieve op het verminderen van sucrose verlangen na 1, vs 30, dagen van gedwongen onthouding.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

De procedures beschrijven we hier zouden kunnen worden geïdentificeerd als herstel procedures, hoewel dit technisch onjuist als hefboom te drukken voor het actiepunt is niet voorafgaand aan de hunkering testsessie gedoofd. In een typisch herstel procedure, reageert met een beloning gekoppeld signalen uitgedoofd en dan "weer" met de toediening van een niet-contingent presentatie van de beloning (priming-geïnduceerde herstel) of een stressor, zoals footshock (stress-geïnduceerde herstel) 11. Het uitsterven van de hendel te drukken alleen al, gevolgd door de toegang tot de cue (punt 2.3.1) is de dichtstbijzijnde benadering tot herstel. Niettemin de procedures beschrijven we laten meten van doelgerichte reageert voor een sucrose-gekoppeld cue. Operationeel, dit gedrag is de cue-enhanced "verlangen" gedrag die relevant kunnen zijn om terugval gedrag 4,12-14.

Er zijn een aantal praktische voordelen van het uitsterven met de aanwijzingen procedure (item 2.3.2) over het uitsterven, zonder signalen, gevolgd door de toegang tot de cue procedure (punt 2.3.1). Bij de laatste benadering, sommige ratten niet blussen aan criterium in zes sessies en dit vergt een extra uitsterven sessie. In tegenstelling, de 2 uur Extinction met aanwijzingen procedure zorgt voor een voorspelbare tijdsbestek voor de beoordeling van verlangen en is daardoor meer vatbaar is voor ontwerpen waar de blootstelling aan het zelf toedienen context moet consistent worden gehouden over de onderwerpen en omstandigheden. Een voorbeeld van een dergelijke studie zou er een zijn waar hersenweefsel onmiddellijk aan het einde van een verlangen sessie verzameld voor latere beoordeling van de direct-vroege genexpressie.

Een beperking van het uitsterven met de signalen procedure is dat de contextuele en discrete signalen aan elkaar gepresenteerd. Daarom is de interpretatie van de bijdrage van contextuele versus discrete signalen te verlangen gedrag en de hersenen moleculaire veranderingen zullen worden beschaamd. Dit kan vooral belangrijk zijn in de momoleculair studies als bewijs bestaat voor een dissociatie tussen de neurale substraten van context versus discrete cue-gemedieerde leren 15,16.

Tot slot, een algemene beperking van een gedwongen onthouding procedure met betrekking tot herhaald testen van ontwerpen is dat "onthouding" zaken. Inspelen op de cue de tijd toeneemt. Daarom is dit model niet voor een zinvolle herhaald testen van onderwerpen, tenzij de tijd tussen de tests is in aanmerking genomen.

Kortom, de incubatie van sucrose verlangen procedure voorziet in een model van de tijd-afhankelijke stijging van verlangen gedragingen die kunnen bijdragen tot de hardnekkige aard van de verslaving. Over het algemeen heeft het model een redelijke predictieve validiteit, mede door met de goed gevalideerd model herstel in de kern 4,17,18. Met behulp van de incubatie van sucrose verlangen model om de gedrags-en neurobiologische determinanten van incubatie probe kan opleveren inzicht in de novel behandeling benaderingen voor verslaving.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Alle procedures volgden de richtlijnen die zijn uiteengezet in de "Principles of Laboratory Animal Care" (NIH publicatie nr. 86-23) en werden goedgekeurd door de Western Washington University Institutional Animal Care en gebruik Comite.

Acknowledgements

Productie van dit manuscript en video werd ondersteund door National Institute on Drug Abuse / National Institutes of Health subsidie ​​R15 DA016285-02, de Western Washington University Biomedical Research Activiteiten in Neuroscience Initiative, en Western Washington University.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Sobik, L., Hutchison, K., Craighead, L. Cue-elicited craving for food: a fresh approach to the study of binge eating. Appetite. 44, 253-2561 (2005).
  2. Geiger, B. M. Deficits of mesolimbic dopamine neurotransmission in rat dietary obesity. Neuroscience. 159, 1193-1199 (2009).
  3. Grimm, J. W. Craving In Animal Models of Drug Addiction. Olmstead, C. Humana Press. New York. 311-336 (2011).
  4. Grimm, J. W., Kruzich, P. J., See, R. E. Contingent access to stimuli associated with cocaine self-administration is required for reinstatement of drug-seeking behavior. Psychobiology. 28, 383-386 (2000).
  5. Bossert, J. M., Ghitza, U. E., Lu, L., Epstein, D. H., Shaham, Y. Neurobiology of relapse to heroin and cocaine seeking: an update and clinical implications. Eur. J. Pharmacol. 526, 36-50 (2005).
  6. Bossert, J. M., Poles, G. C., Wihbey, K. A., Koya, E., Shaham, Y. Differential effects of blockade of dopamine D1-family receptors in nucleus accumbens core or shell on reinstatement of heroin seeking induced by contextual and discrete cues. J. Neurosci. 27, 12655-12663 (2007).
  7. Grimm, J. W. Effects of systemic or nucleus accumbens-directed dopamine D1 receptor antagonism on sucrose seeking in rats. Psychopharmacology (Berl). (2011).
  8. Grimm, J. W., Fyall, A. M., Osincup, D. P. Incubation of sucrose craving: effects of reduced training and sucrose pre-loading. Physiol Behav. 84, 73-79 (2005).
  9. Grimm, J. W. Environmental enrichment attenuates cue-induced reinstatement of sucrose seeking in rats. Behav Pharmacol. 19, 777-785 (2008).
  10. Shaham, Y., Shalev, U., Lu, L., De Wit, H., Stewart, J. The reinstatement model of drug relapse: history, methodology and major findings. Psychopharmacology (Berl). 168, 3-20 (2003).
  11. Childress, A. R. Limbic activation during cue-induced cocaine craving. Am J Psychiatry. 156, 11-18 (1999).
  12. Gearhardt, A. N. Neural Correlates of Food Addiction. Arch. Gen. Psychiatry. (2011).
  13. Markou, A. Animal models of drug craving. Psychopharmacology (Berl). 112, 163-182 (1993).
  14. Phillips, R. G., LeDoux, J. E. Differential contribution of amygdala and hippocampus to cued and contextual fear conditioning. Behav. Neurosci. 106, 274-285 (1992).
  15. Holland, P. C., Bouton, M. E. Hippocampus and context in classical conditioning. Curr. Opin. Neurobiol. 9, 195-202 (1999).
  16. Epstein, D. H., Preston, K. L., Stewart, J., Shaham, Y. Toward a model of drug relapse: an assessment of the validity of the reinstatement procedure. Psychopharmacology (Berl). 189, 1-16 (2006).
  17. 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), (2011).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Video Stats