Eine allgemeine Methode zur Bewertung der Inkubation von Saccharose Craving in Ratten

Published 11/04/2011
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Neuroscience

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Summary

Als Reaktion auf Lebensmittel oder Arzneimittel-gepaart Hinweise nimmt im Laufe einer Periode der Abstinenz und dies kann zu einer erhöhten Anfälligkeit für Rückfälle Verhaltensweisen beziehen. Hier haben wir detailliert ein Verfahren zur Bewertung dieser "Inkubationszeit der Begierde" in Ratten, die selbst verwalteten Saccharose haben.

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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

Für jemanden, der auf einem Nahrungsmittel-Diät, Esssucht in Reaktion auf Lebensmittel-gekoppelten Signale können als Schlüssel Verhaltensstörungen Übergang zwischen Abstinenz und Rückfall in Essen unter 1 dienen. Lebensmittel Verlangen auf diese Weise konzipiert ist verwandt mit Drogenverlangen in Reaktion auf Drogen gepaart Cues. Eine reiche Literatur gibt es schon das Verständnis des Verhaltens-und neurobiologischen Determinanten der Gier nach Drogen entwickelt worden, wir und andere haben erst vor kurzem mit Schwerpunkt auf der Übersetzung Techniken von der Grundlagenforschung Suchtforschung besser zu verstehen, Sucht-ähnliche Verhalten in Bezug auf Nahrung 2-4.

Wie in früheren Studien mit Craving getan, untersuchen wir Saccharose Verlangen Verhalten durch die Verwendung eines Ratten-Modell für einen Rückfall. In diesem Modell, Ratten selbst verabreichen entweder Drogen oder Essen in Sitzungen über mehrere Tage. In einer Sitzung, liefert Hebel reagiert die Belohnung mit einem Ton + Lichtreiz. Craving Verhalten wird dann operativ als Reaktion in einem definiertenanschließenden Sitzung, wo die Belohnung ist nicht verfügbar. Rats zuverlässig auf den Ton zu reagieren + Lichtreiz, wahrscheinlich aufgrund seiner erworbenen konditionierten verstärkenden Eigenschaften 5. Dieses Verhalten wird manchmal auch als Saccharose suchen oder Cue-Reaktivität bezeichnet. In der gegenwärtigen Diskussion werden wir verwenden den Begriff "Saccharose Begierde", diese beiden Konstrukte zu subsumieren.

In den letzten zehn Jahren haben wir, wie die Länge der Zeit nach der Belohnung Selbstverwaltung Einflüsse Belohnung Verlangen konzentriert. Interessanterweise erhöhen Ratten reagieren auf die Belohnung gepaart Cue im Laufe von mehreren Wochen für einen Zeitraum von Zwangs-Abstinenz. Diese "Inkubationszeit des Verlangens" ist in Ratten, die selbst verwalteten entweder in Lebensmitteln oder Drogen 4,6 beobachtet haben. Diese zeitabhängige Zunahme der Begierde wir im Tiermodell identifiziert haben können haben ein großes Potential für den Menschen, Drogen-und Esssucht Verhaltensweisen. Hier präsentieren wir ein Protokoll für die Beurteilung der Inkubation von Sucrose Verlangen in Ratten. Varianten des Verfahrens wird angegeben, wo Sehnsucht als Reaktion auf eine diskrete Saccharose-gepaart Cue folgenden Aussterben der Hebel drücken innerhalb der Saccharose Selbstverwaltung Kontext (Extinction ohne Cues) oder als Reaktion auf Saccharose-gekoppelten Signale in eine allgemeine Aussterben Kontext beurteilt werden (Extinction mit Hinweisen).

Protocol

1. Tierische Themen

  1. Männlich Long-Evans-Ratten sind 3 Monate alt bei Beginn der Studie. Ratten sind Simonsen-derived (Gilroy, Kalifornien, USA) gezüchtet in der Western Washington University Vivarium und werden einzeln auf einem 12-h rückwärts Tag / Nacht-Zyklus (Lichter aus in 0700) mit Purina Mills Inc. Mazuri Nager Pellets (Gray Summit untergebracht , MO, USA) und Wasser ad libitum zur Verfügung.
  2. Alle Ausbildung und Prüfung findet zwischen 0900-1300 mit Kohorten von Ratten immer ausgebildet und geprüft gleichzeitig täglich.
  3. Ratten sind gewogen jeden Montag, Mittwoch und Freitag für die Dauer der Studie.
  4. Unmittelbar vor der Trainingsphase werden Ratten von Wasser für ca. 20 h beraubt zu Saccharose Selbstverwaltung am ersten Tag der Ausbildung zu fördern.

2. Behavioral Procedures

Alle operante Verhaltenstherapie Verfahren verwenden Standard operante Konditionierung Kammern (Med Associates Inc., St. Albans, VT, USA) mit einer Infusionspumpe (Razel Scientific Instruments, St. Albans, VT, USA) auf der jeweils operante Konditionierung Kammer. Operante Konditionierung Kammern sind in geschlossenen schallschwächende Schränke mit Ventilatoren (Western Washington University, USA). Alle experimentellen Bedingungen und die Datenerhebung durch Med PC IV-Software (Med Associates Inc., St. Albans, VT, USA) kontrolliert.

Operante Konditionierung Kammern (30 x 20 x 24 cm) enthalten zwei Hebel (einer stationären und einer versenkbaren), ein Klangerzeuger, ein weißer Stimulus Licht über dem einziehbaren Hebel, und ein rotes Haus Licht an der gegenüberliegenden Wand. Die Infusionspumpe liefert Saccharose in eine Belohnung Behälter auf der rechten Seite des aktiven Hebel. Hebel sind 10 cm aus dem Netz Boden. Vier Infrarot-photobeams kreuz und quer durch jede Kammer. Der vordere Balken sind jeweils 10,5 cm von den Seitenwänden und die Längsträger jeweils 6 cm von den Seitenwänden. Jeder Strahl ist 4,5 cm oberhalb des Edelstahl-bar Stock. Die Balken einere gesetzt, die Anzahl der vollständigen Pausen zählen. Die Gesamtzahl der Strahl Pausen während des Trainings und Verlangen Testing aufgenommen.

Mit Ausnahme von Wasser Einschränkung vor der ersten Trainingseinheit werden Ratten Futter und Wasser ad libitum sowohl in Käfige und in die operante Konditionierung Kammern vorgesehen. Die Kammern sind in einem speziellen Prüfraum, dass, wie mit dem Vivarium, befindet sich auf einem Rückfahrscheinwerfer Zyklus. Ratten sind in Käfige zwischen den Zimmern auf einem Wagen, der mit lichtundurchlässigen Stoff bespannt transportiert wird. Am Ende jeder Sitzung werden Ratten zu Hause Käfige zurück.

Es gibt drei Phasen, die typischen Experiment: Training, erzwungene Enthaltsamkeit und Testen. Testing wird die Sitzung, bei Verlangen beurteilt wird. Wir bewerten Begierde in zwei allgemeine Testverfahren, je nach Studie. Diese beiden Verfahren sind in den Abschnitten 2.3.1 und 2.3.2 beschrieben.

  1. Training
    1. In den typischen Experiment verbringen Ratten 2 h / Tag für10 aufeinander folgenden Tagen in operante Konditionierung Kammern, wo sie erlaubt, die versenkbare (aktiv) Hebel für eine 0,2 ml Lieferung von 10% Saccharose-Lösung in den Behälter auf der rechten Seite des Hebels drücken sind.
    2. Diese Reaktion aktiviert auch eine Verbindung Stimulus, bestehend aus einem Ton (2 kHz, 15 dB über Umgebungslärm) und das weiße Licht. Die Verbindung Reiz dauert 5 s und wird von einem 40-s time out, gefolgt, während der drückt auf den aktiven Hebel aufgezeichnet werden, haben aber keine programmierten Folge.
    3. Eine Antwort auf die inaktiven (stationär) Hebel hat keine programmierte Folge, sondern drückt werden aufgezeichnet. Die Zahl der Balken bricht während Training und Testing aufgenommen. Alle Reaktions-und Bewegungsapparates Maßnahmen werden als Zeit-Verläufe (2 Minuten bins) erfasst, sind aber meist als Gesamtwerte pro Sitzung berichtet.
  2. Erzwungene Enthaltsamkeit. Rats bleiben in Käfige für die Dauer von Zwangs-Abstinenz. Die typische erzwungene Enthaltsamkeit Perioden wir benutzen, sind an Ratten th getestet habene Tag direkt nach dem letzten Tag der Ausbildung (Tag 1 von Zwangs-Abstinenz) oder 30 Tage nach dem letzten Tag der Ausbildung (Tag 30 der erzwungenen Abstinenz).
  3. Testen
    1. Extinction ohne Cues. In diesem Prüfverfahren, Ratten zunächst erlaubt, die aktive Hebel in identischen Bedingungen Training mit der Ausnahme, dass die Antwort keine Konsequenzen und die Dauer der Sitzung hat Presse ist 1 h. Rats Erfahrung mindestens sechs dieser vom Aussterben Sitzungen auf dem Test-Tag. Jeder Aussterben Sitzung wird von einem Zeitraum von 5 Minuten, wo die aktive Hebel zurückgezogen und das Haus ist Licht ausgeschaltet wird getrennt. "Extinction" ist indiziert, wenn aktive Hebel reagiert auf weniger als 20 Pressen / h. wurde reduziert Einige Ratten benötigen eine siebte Sitzung. Die nächste Sitzung (nach weiteren 5 Minuten Verspätung) ist der Test-Session, wo Ratten dann kann der Ton drücken + Licht Fingerzeig, dass zunächst mit jeder Lieferung von Saccharose während des Trainings war gepaart.
    2. Extinction mit Hinweisen. In diesem abkürzend Prüfverfahren, Ratten dürfen die aktiven Hebel in identischen Bedingungen zu Training, außer dass Saccharose nicht zugestellt drücken.
  4. Inaktive Hebel drücken wird als Maß der Hebel Diskriminierung eingesetzt. Es ist auch, zusammen mit photobeam Pausen, als Maß der unspezifischen motorischen Aktivierung. Motorische vs motivationalen Veränderungen erschweren die Interpretation der Begierde Verhalten. Die inaktiven Hebel reagiert und photobeam Pause Daten sind nützlich bei der Klärung Motors vs Motivation Beiträge zur Sucht, ebenso wie Vergleichsgruppen in pharmakologischen Studien, in denen Ratten reagieren mit einer hohen Rate für Saccharose oder anderen Lebensmitteln mit einem potenziellen Sucht beeinflussen Verbindung in Frage gestellt werden (zB 7 , 8).

3. Vertreter Manipulationen an Saccharose Craving nach Variable Zeiten der erzwungene Enthaltsamkeit Affect

Die allgemeine hier beschriebene Methode bietet eine Möglichkeit, die Verhaltens-und Neurobiologie Bestimmung Sondents des Verlangens nach der variable Zeiträume erzwungene Enthaltsamkeit. Hier beschriebenen Methoden in Bezug auf repräsentative Ergebnisse in Abschnitt 4 zur Verfügung gestellt.

  1. Sättigung. Einige Ratten erhielten Flaschen 10% Saccharose in ihre Käfige für die 17 h unmittelbar vor der Prüfung 8. Ratten in dieser Studie wurden mit dem Extinction ohne Hinweise Verfahren.
  2. Environmental Enrichment. Während der erzwungenen Abstinenz-Zeitraum blieb einige Ratten in individuelle Gehäuse (Controls), während andere in eine große verschoben wurden (36 "Breite x 20" Tiefe x 40 "height; Qualität Cage Produkte, Portland, OR, USA) Käfig mit drei Kohorten (angereichert). Die Enriched Tiere hatten mehrere Spielzeuge in ihrer Umgebung, einschließlich PVC-Schlauch und waren auch da neue Spielzeuge jedes M, W, F 10. Ratten in dieser Studie getestet wurden, mit dem Extinction ohne Hinweise Verfahren.
  3. Pharmakologische Herausforderung. Am Testtag wurden Ratten vorbehandelt mit einer Dosis des Dopamin-D1-Antagonisten SCH 23390. Ratten in dieser Studie were unter Verwendung des Extinction mit Hinweisen Verfahren.

4. Repräsentative Ergebnisse:

Abbildung 1
Abbildung 1 Representative Training und Testing für eine Inkubationszeit von Saccharose Verlangen zu experimentieren.

Die Datenpunkte zeigen Mittelwerte ± SEM. Gruppengröße für Abbildung 1a ist 77 Ratten und Abbildung 1b Gruppe Größen reichten von 11 bis 12 pro Gruppe. * Signifikanter Unterschied von Tag 1 Gruppe, p <0,05. Diese Zahl ist aus den Daten in 8 mit freundlicher Genehmigung des Springer angepasst.

Abbildung 2
Abbildung 2: Wirkung von Saccharose Sättigung auf Saccharose Verlangen nach 1 oder 30 Tagen erzwungene Enthaltsamkeit. Gruppe Größen sind 8-9 pro Gruppe. * Signifikanter Unterschied von Tag 1 Gruppe, † signifikanter Unterschied Kontrollgruppe, p <0,05. Diese Zahl ist angepasstvon 9 mit freundlicher Genehmigung von Elsevier.

Abbildung 3
Abbildung 3 Ein Monat Anreicherung der Umwelt reduziert Saccharose Begierde. Gruppe Größen sind jeweils 8 Ratten. * Signifikanter Unterschied von Tag 1, † signifikanter Unterschied Kontrollgruppe, p <0,05. Diese Zahl ist von 10 mit freundlicher Genehmigung von Wolters Kluwer Health angepasst.

Abbildung 4
Abbildung 4 Systemische SCH 23390 zurückgegangen Saccharose Lust auf mehr effektiv nach einem Tag der erzwungenen Abstinenz. Gruppe Größen 8-12 Gruppe. * Signifikanter Unterschied von Tag 1 Gruppe, † signifikanter Unterschied zwischen 0 und Dosis-Gruppe, p <0,05. Diese Zahl ist von 8 mit freundlicher Genehmigung von Springer angepasst.

  1. Abbildung 1 zeigt repräsentative Ausbildung und Prüfung von Daten für Ratten selbst verwalten Saccharose (Abbildung1 TOP) und dann reagiert in Extinction mit der Saccharose-gepaart Cue zur Verfügung (Abbildung 1 unten). Wie gezeigt, Ratten selektiv reagieren auf die aktive Hebel während des Trainings und während der Prüfung. Interessanterweise inaktiv reagiert und Bewegungsaktivität zeigen einige Inkubation, obwohl der Effekt ist robust im aktiven Hebel reagiert.
  2. Abbildung 2 zeigt den Effekt der Sättigung mit Saccharose auf Saccharose Verlangen nach 1 oder 30 Tagen erzwungene Enthaltsamkeit. Sättigung reduziert Extinction ohne Hinweise reagiert, nachdem entweder Periode der erzwungenen Abstinenz, sondern nur reduziert reagiert für die Saccharose-Cue allein in Ratten, die nur einen Tag der erzwungenen Abstinenz hatte.
  3. Wie in Abbildung 3 dargestellt, reduzierte Anreicherung der Umwelt inkubiert Extinction ohne cue reagiert und die Reaktion für die Saccharose-Cue-alone Verhaltensweisen auf ein Niveau nach nur einem Tag der erzwungenen Abstinenz gefunden.
  4. Abbildung 4 zeigt eine Abstinenz-abhängige Wirkung von SCH 23390 auf Extinction mit Hinweisen reagiert. SCH 23390 wurde am effective zur Reduzierung Saccharose Verlangen nach 1, V. 30, Tage der erzwungenen Abstinenz.

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Discussion

Die Verfahren, die wir hier beschreiben, könnte als Wiedereinsetzung Verfahren identifiziert werden, obwohl dies technisch ungenau als Hebel drücken für den Cue ist nicht ausgelöscht vor der Begierde Testfahrten. In einem typischen Wiedereinsetzung Verfahren, reagiert mit Belohnung gepaart Cues gelöscht und dann "wieder" mit der Verabreichung einer nicht-kontingent Präsentation der Belohnung (Priming-induzierte Wiedereinsetzung) oder einen Stressor wie Fußschock (Stress-induzierte Wiederherstellung) 11. Das Aussterben der Hebel drücken allein durch den Zugang zu den Cue (Punkt 2.3.1) folgt die nächste Annäherung an Wiedereinstellung. Dennoch erlauben die Verfahren beschreiben wir die Messung von zielgerichteten Reaktion für einen Saccharose-gepaart Stichwort. Operativ ist dieses Verhalten der Cue-enhanced "Verlangen" Verhalten, das relevant sein Rückfall Verhaltensweisen 4,12-14 kann.

Es gibt einige praktische Vorteile der Extinction mit Hinweisen Verfahren (item 2.3.2) über die Extinction ohne Hinweise durch den Zugang zu den Cue-Verfahren (Punkt 2.3.1) gefolgt. Bei letzterem Ansatz, einige Ratten nicht das Kriterium löschen in sechs Sitzungen und dies erfordert eine zusätzliche Aussterben Sitzung. Im Gegensatz dazu bietet das 2 h Extinction mit Hinweisen Verfahren eine vorhersehbare Zeitrahmen für die Beurteilung der Begierde und ist daher eher für die Konstruktionen, bei denen Kontakt mit der Selbstverwaltung Kontext konsistent gehalten über Motive und Bedingungen werden soll. Ein Beispiel für eine solche Studie würde man in dem Hirngewebe unmittelbar am Ende einer Sehnsucht Sitzung gesammelt für die spätere Beurteilung der immediate-early Gen-Ausdruck sein.

Eine Begrenzung der Extinction mit Hinweisen Verfahrens ist, dass inhaltliche und diskrete Signale werden gemeinsam präsentiert. Deshalb Interpretation des Beitrags des kontextuellen vs diskrete Hinweise auf Verlangen Verhalten und Gehirn molekulare Veränderungen verwechselt werden. Dies könnte besonders wichtig sein, in der momolekularen Studien als Beweis gibt es für eine Dissoziation zwischen den neuronalen Substrate Kontext vs diskreten Cue-vermittelten Lernens 15,16.

Schließlich ist eine allgemeine Begrenzung der erzwungenen Abstinenz Verfahren bei wiederholten Tests Designs "Abstinenz" Angelegenheiten. Als Reaktion auf das Stichwort der Zeit zunimmt. Daher wird dieses Modell nicht für sinnvoll wiederholtes Testen von Themen zu ermöglichen, es sei denn, die Zeit zwischen den Tests berücksichtigt wird.

Zusammenfassend stellt die Inkubationszeit von Saccharose Verlangen Verfahren ein Modell der zeitabhängigen Anstieg der Begierde Verhaltensweisen, die zu den hartnäckigen Wesen der Sucht beitragen können. Generell hat sich das Modell sinnvoll prognostische Validität, zum Teil auf mit der gut validierten Wiedereinsetzung Modell im Kern 4,17,18. Mit der Inkubation von Saccharose Verlangen Modell, um die Verhaltens-und neurobiologischen Determinanten der Inkubation Sonde kann Einblick in n-Ausbeuteovel Behandlungsansätze für Sucht.

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Disclosures

Alle Verfahren die Richtlinien befolgt, in den "Principles of Laboratory Animal Care" (NIH Publikation Nr.. 86 bis 23) beschrieben und wurden von der Western Washington University Institutional Animal Care und Verwenden Committee genehmigt.

Acknowledgements

Die Produktion dieses Manuskript und Video wurde von National Institute on Drug Abuse / National Institutes of Health gewähren R15 DA016285-02, der Western Washington University Biomedical Research Activities in Neuroscience Initiative und Western Washington University unterstützt.

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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References

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