Um método geral para a avaliação de Incubação de Craving Sacarose em Ratos

Published 11/04/2011
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Neuroscience

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Summary

Responder por sinais de alimentos ou drogas emparelhados aumenta ao longo de um período de abstinência e esta pode estar relacionada com uma susceptibilidade aumentada a comportamentos recaída. Aqui detalhamos um procedimento para avaliar este "incubação de desejo" em ratos que têm auto-administrado de sacarose.

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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

Para alguém em um alimento restrito craving alimento da dieta, em resposta ao alimento pareado sugestões podem servir como um ponto de transição fundamental de comportamento entre abstinência e recaída ao alimento tomar uma. Craving alimento conceituada desta forma é semelhante a ânsia da droga, em resposta a drogas pareado pistas. A rica literatura tem sido desenvolvido em torno de entendimento dos determinantes comportamentais e neurobiológicos da ânsia da droga, nós e outros têm se concentrado recentemente em traduzir as técnicas de investigação vício básicas para melhor compreender o vício-como comportamentos relacionados à alimentação 2-4.

Como é feito em estudos anteriores do desejo de drogas, examinamos o comportamento ânsia de sacarose, utilizando um modelo do rato de recaída. Neste modelo, os ratos auto-administrar qualquer droga ou comida em sessões durante vários dias. Em uma sessão, alavanca responder oferece a recompensa junto com um tom + estímulo luminoso. Comportamento desejo é, então, definida operacionalmente como responder em umsessão subseqüente, onde a recompensa não está disponível. Ratos irá responder de forma confiável para o tom + estímulo luminoso, provavelmente devido à sua aquisição condicionada propriedades reforçadoras 5. Esse comportamento é por vezes referido como busca de sacarose ou reatividade cue. Na presente discussão, vamos usar a "ânsia de sacarose" prazo para subsumir essas duas construções.

Na última década, temos nos concentrado em como o período de tempo seguinte recompensa auto-administração craving recompensa influências. Curiosamente, os ratos de responder por aumentar o sinal de recompensa-emparelhado ao longo de várias semanas de um período de abstinência forçada. Este "incubação do desejo" é observado em ratos que têm auto-administrado ou alimentos ou drogas de abuso 4,6. Este aumento tempo-dependente na ânsia nós identificamos no modelo animal pode ter relevância grande potencial para drogas e os comportamentos humanos vício em comida. Aqui apresentamos um protocolo para avaliar incubação de sucrosi o desejo em ratos. Variantes do procedimento será indicado que o desejo é avaliado como de responder por um taco de sacarose emparelhado discreto após a extinção da alavanca pressionando dentro da sacarose auto-administração de contexto (Extinção sem pistas) ou como responder por sacarose emparelhado-pistas em um contexto geral de extinção (Extinção com dicas).

Protocol

1. Temas de animais

  1. Masculino Long-Evans ratos são 3 meses de idade no início de um estudo. Os ratos são Simonsen derivados (Gilroy, Califórnia, EUA) criados no biotério Washington Western University e são alojados individualmente em um h-12 inverter ciclo de dia / noite (luzes apagadas em 0700) com Purina Mills Inc. Pellets Rodent Mazuri (Gray Summit , MO, EUA) e água ad libitum disponíveis.
  2. Todo o treinamento e teste ocorre entre 0900-1300 com coortes de ratos sempre treinados e testados ao mesmo tempo diariamente.
  3. Ratos são pesados ​​cada segunda, quarta e sexta-feira para a duração do estudo.
  4. Imediatamente anterior à fase de treinamento, os ratos são privados de água para cerca de 20 h para encorajar a auto-administração de sacarose no primeiro dia de treinamento.

2. Procedimentos comportamentais

Todos os procedimentos operantes comportamentais uso padrão câmaras de condicionamento operante (Med Associates Inc., St. Albans, VT, EUA) com uma bomba de infusão (Razel Scientific Instruments, St. Albans, VT, EUA), localizado no topo de cada câmara de condicionamento operante. Câmaras de condicionamento operante são fechados em som atenuando armários com ventiladores (Western Washington University, EUA). Todas as condições experimentais e coleta de dados são controlados por software Med PC IV (Med Associates Inc., St. Albans, VT, EUA).

Câmaras de condicionamento operante (30 x 20 x 24 cm) contêm duas alavancas (uma fixa e uma retrátil), um gerador de tom, uma luz branca acima de estímulo a alavanca retrátil e uma luz casa vermelha na parede oposta. A bomba de infusão proporciona sacarose em um receptáculo de recompensa para a direita da alavanca ativa. Alavancas são 10 centímetros do chão grid. Quatro photobeams infravermelho cruzam cada câmara. As vigas da frente são cada 10,5 centímetros das paredes laterais e no lado vigas cada seis centímetros das paredes laterais. Cada feixe é de 4,5 cm acima do piso em aço inoxidável bar. Os feixes de umre set para contar o número de quebras completa. O número total de quebras de feixe são registrados durante os testes de formação e desejo.

Com exceção da restrição de água antes da primeira sessão de treinamento, os ratos são fornecidos alimentos e água ad libitum tanto em gaiolas em casa e nas câmaras de condicionamento operante. Chambers está em um quarto de teste dedicado que, como o viveiro, está em um ciclo de luz reversa. Ratos são transportados em gaiolas em casa entre as salas em um carrinho que é coberto com tecido bloqueando a luz. No final de cada sessão, os ratos são retornados para gaiolas de casa.

Há três fases para a experiência típica: Treinamento, A abstinência forçada, e teste. O teste é o desejo em que sessão é avaliada. Avaliamos craving em dois procedimentos de teste geral, dependendo do estudo. Estes dois procedimentos são descritos nas seções 2.3.1 e 2.3.2.

  1. Treinamento
    1. No experimento, ratos gastar 2 h / dia para10 dias consecutivos em câmaras de condicionamento operante, onde eles estão autorizados a pressionar a alavanca (ativo) retrátil para uma entrega 0,2 ml da solução de sacarose 10% no receptáculo à direita da alavanca.
    2. Essa resposta também ativa um estímulo composto consistindo de um tom (2 kHz, 15 dB acima do ruído ambiente) e da luz branca. O estímulo composto tem a duração de 5 s, e é seguido por um tempo de 40 s para fora, durante o qual pressiona a alavanca de ativos são registrados, mas não têm conseqüência programada.
    3. Uma resposta sobre a alavanca (estacionário) inativos não tem qualquer consequência programado, mas prensas são gravadas. Os números de quebras de feixe são registrados durante treinamento e teste. Todas as medidas de resposta e locomotor são registradas como cursos tempo (2 caixas minuto), mas geralmente são relatados como totais por sessão.
  2. A abstinência forçada. Ratos permanecem em gaiolas em casa durante o período de abstinência forçada. O típico períodos de abstinência forçada que usamos são de ter ratos testados ªe dia imediatamente seguinte ao último dia de treinamento (1 º Dia de abstinência forçada) ou 30 dias após o último dia de treinamento (Dia 30 de abstinência forçada).
  3. Ensaio
    1. Extinção sem pistas. Neste procedimento de teste, os ratos são os primeiros autorizados a pressionar a alavanca ativa em condições idênticas à Formação, com a ressalva de que a resposta não tem consequências e duração da sessão é de 1 h. Ratos experiência de pelo menos seis dessas sessões de extinção no dia de teste. Cada sessão de extinção é separado por um período de cinco minutos, onde a alavanca ativa é retraída ea luz da casa é desligada. "Extinção" é indicada se a alavanca ativa responder foi reduzido para menos de 20 prensas / h. Alguns ratos exigem uma sétima sessão. A próxima sessão (após o outro demora 5 minutos) é a sessão de testes onde os ratos pode pressionar o tom + cue luz que inicialmente foi emparelhado com cada entrega de sacarose durante o treinamento.
    2. Extinção com sugestões. Neste abreviarTeste d procedimento, os ratos estão autorizados a pressionar a alavanca ativa em condições idênticas à Formação, exceto que a sacarose não é entregue.
  4. Alavanca inativos premente é usado como uma medida de discriminação alavanca. É também, juntamente com quebras photobeam, usado como uma medida de não-específicos de ativação do motor. Alterações motoras motivacional versus complicar a interpretação do comportamento desejo. A alavanca de responder e inativos dados quebrar photobeam são úteis no esclarecimento contribuições do motor versus motivação para o desejo, assim como os grupos de comparação em estudos farmacológicos onde os ratos responder a uma taxa elevada de sacarose ou outro alimento são desafiados com um composto de craving potenciais que afetam (por exemplo, 7 , 8).

3. Manipulações representante para Affect Craving Sacarose após períodos variáveis ​​de abstinência forçada

O método geral descrito aqui fornece uma maneira de sondar a determinação comportamental e neurobiológicants de desejo após períodos variáveis ​​de abstinência forçada. Aqui descritos são métodos relacionados a resultados representativos previsto na seção 4.

  1. Saciedade. Alguns ratos receberam garrafas de sacarose 10% em suas gaiolas de casa para o 17 h imediatamente antes do teste 8. Ratos neste estudo foram testados usando a Extinção sem procedimento pistas.
  2. Enriquecimento ambiental. Durante o período de abstinência forçada, alguns ratos permaneceu em habitação individual (controles), enquanto outros foram transferidos para um grande ("width x 20", 36 de profundidade x 40 altura "; Produtos de Qualidade Cage, Portland, OR, EUA), gaiola com três coortes (Enriched). Os animais Enriquecido tinha vários brinquedos em seu ambiente, incluindo tubos de PVC e também receberam novos brinquedos cada M, W, F 10. Rats neste estudo foram testados usando a Extinção sem procedimento pistas.
  3. Desafio farmacológico. No dia de teste, os ratos foram pré-tratados com uma dose do antagonista D1 de dopamina SCH 23390. Ratos neste estudo were testados usando a extinção com o procedimento pistas.

4. Resultados representativos:

Figura 1
Figura 1 Representante de Treinamento e dados de teste para um experimento de incubação da ânsia de sacarose.

Pontos dados indicam médias ± SEMs. Tamanho do grupo para a Figura 1A é de 77 ratos e tamanhos para Figura 1b grupo variou de 11-12 por grupo. * Diferença significativa do grupo Dia 1, p <0,05. Esta figura é adaptada a partir de dados em 8 com a permissão da Springer.

Figura 2
Figura 2 Efeito da saciedade sacarose na ânsia de sacarose após 1 ou 30 dias de abstinência forçada. Tamanhos dos grupos são 8-9 por grupo. * Diferença significativa do grupo Dia 1, † diferença significativa do grupo controle, p <0,05. Esta figura é adaptadade 9 com a permissão da Elsevier.

Figura 3
Figura 3 Um mês de enriquecimento ambiental reduzido desejo de sacarose. Tamanho dos grupos estão a 8 ratos. * Diferença significativa a partir do dia 1, † diferença significativa do grupo controle, p <0,05. Esta figura é adaptada a partir de 10 com a permissão da Wolters Kluwer Saúde.

Figura 4
Figura 4 sistêmica SCH 23390 craving sacarose diminuiu de forma mais eficaz após um dia de abstinência forçada. Tamanhos dos grupos são 8-12 por grupo. * Diferença significativa do grupo Dia 1, † diferença significativa entre 0 grupo de dose, p <0,05. Este valor é adaptado de 8, com a permissão da Springer.

  1. A Figura 1 mostra dados representativos de treinamento e teste para os ratos de sacarose auto-administração (FiguraTOP 1) e depois responder em extinção com a sugestão de sacarose emparelhado disponível (Figura 1 abaixo). Como mostrado, os ratos respondem seletivamente a alavanca ativa durante o treinamento e durante o teste. Curiosamente, respondendo inativos e atividade locomotora mostrar alguns de incubação, embora o efeito é mais robusto na alavanca ativa responder.
  2. A Figura 2 mostra o efeito de saciedade com sacarose na ânsia de sacarose após 1 ou 30 dias de abstinência forçada. Saciedade reduzida Extinção sem pistas responder após uma período de abstinência forçada, mas respondendo apenas reduzida para a pista sozinha sacarose em ratos que tiveram apenas um dia de abstinência forçada.
  3. Conforme mostrado na Figura 3, o enriquecimento ambiental reduzido Extinção incubadas sem sugestão de responder e responder para a sugestão de sacarose sem aditivos comportamentos aos níveis observados depois de apenas um dia de abstinência forçada.
  4. A Figura 4 mostra um efeito de abstinência dependente do SCH 23390 em Extinção com dicas responder. SCH 23390 foi mais efcaz para reduzir o desejo de sacarose após 1, vs 30, dias de abstinência forçada.

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Discussion

Os procedimentos que descrevemos aqui pode ser identificada como procedimentos de reintegração, embora isso seja tecnicamente imprecisas como alavanca de pressão para a pista não se extingue antes da sessão de testes desejo. Em um procedimento típico de reintegração, respondendo com recompensa emparelhado-pistas é extinto e depois "reintegrado" com a administração de uma apresentação não contingente da recompensa (priming induzida reintegração) ou um estressor, como footshock (induzida pelo estresse reintegração) 11. A extinção da alavanca pressionando sozinho seguido por acesso ao cue (item 2.3.1) é a melhor aproximação para reintegração. No entanto, os procedimentos que descrevemos permitem a medição de goal-directed de responder por um taco de sacarose emparelhado. Operacionalmente, este comportamento é a sugestão avançada "ânsia" de comportamento que podem ser relevantes para comportamentos recaída 4,12-14.

Existem algumas vantagens práticas da extinção com o procedimento dicas (ite2.3.2 m) sobre a extinção sem pistas seguidas pelo acesso ao procedimento de cue (item 2.3.1). Com a segunda abordagem, alguns ratos não extinga o critério em seis sessões e isto requer uma sessão de extinção extra. Em contraste, os dois Extinção h com o procedimento pistas fornece um período de tempo previsível para a avaliação do craving e é portanto mais passíveis de projetos onde a exposição ao contexto de auto-administração deve ser mantido consistente em assuntos e condições. Um exemplo de tal estudo seria aquele em que o tecido cerebral é coletado imediatamente no final de uma sessão de desejo para a avaliação posterior de a expressar imediata do gene.

Uma limitação do procedimento de extinção com pistas é que pistas contextuais e discretas são apresentados juntos. Portanto, a interpretação da contribuição das pistas contextuais vs discreta ao comportamento craving e cérebro mudanças moleculares serão confundidos. Isto poderia ser especialmente importante no molecular estudos como evidência existe para uma dissociação entre os substratos neurais do contexto vs discreta sugestão mediado-learning 15,16.

Por fim, uma limitação geral de um procedimento de abstinência forçada sobre projetos testes repetidos é que "abstinência" assuntos. Responder para o cue aumenta ao longo do tempo. Portanto, este modelo não permite a repetição de testes significativo de indivíduos, a menos que o tempo entre os testes é levado em conta.

Em conclusão, a incubação de procedimento craving sacarose fornece um modelo de tempo-dependente aumenta em comportamentos craving que podem contribuir para a natureza intratável do vício. De um modo geral, o modelo tem validade preditiva razoável, em parte devido a ter o modelo de reintegração bem validadas em seu núcleo 4,17,18. Usando o modelo de incubação de desejo de sacarose para investigar os determinantes comportamentais e neurobiológicos de incubação pode produzir insights sobre nOvel abordagens de tratamento para o vício.

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Disclosures

Todos os procedimentos seguiram as diretrizes descritas no "Principles of Laboratory Animal Care" (NIH publicação não. 86-23) e foram aprovados pela Universidade de Washington ocidental Animal Care Institucional e Comitê Use.

Acknowledgements

Produção deste manuscrito e vídeo foi apoiado pelo National Institute on Drug Abuse / National Institutes of Health conceder DA016285 R15-02, da Western Washington University Atividades de Pesquisa Biomédica em Neuroscience Initiative, e Washington Western 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

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