Un metodo generale per la valutazione di incubazione della brama di saccarosio in ratti

Published 11/04/2011
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Neuroscience

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Summary

Rispondere per spunti cibo o droga abbinato aumenta nel corso di un periodo di astinenza e questo può riguardare una maggiore suscettibilità a comportamenti ricaduta. Qui dettaglio una procedura per valutare questa "incubazione di craving" nei ratti che si sono auto-somministrato saccarosio.

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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

Per qualcuno una dieta povera di cibo, desiderio ardente di cibo in risposta al cibo-accoppiato spunti possono servire come punto chiave di passaggio comportamentali tra astinenza e ricaduta al cibo prendendo 1. Desiderio ardente di cibo concettualizzato in questo modo è simile al desiderio di droga in risposta alla droga abbinato spunti. Una ricca letteratura è stata sviluppata intorno comprensione delle determinanti comportamentali e neurobiologiche del craving, noi e gli altri si sono concentrati recentemente sulla traduzione di tecniche di dipendenza dalla ricerca di base per meglio comprendere la dipendenza simile a comportamenti legati al cibo 2-4.

Come fatto in precedenti studi di craving, si voglia esaminare il comportamento di saccarosio utilizzando un modello murino di recidiva. In questo modello, ratti auto-somministrarsi due farmaci o alimenti in sessioni di più giorni. In una sessione, leva rispondere offre la ricompensa con un tono + stimolo luminoso. Comportamento desiderio è quindi operativamente definita come la risposta in unseduta successiva in cui il premio non è disponibile. Ratti affidabile per rispondere al tono + stimolo luminoso, probabilmente a causa della sua acquisita proprietà di rinforzo condizionato 5. Questo comportamento è a volte indicato come ricerca di saccarosio o di reattività spunto. Nella discussione attuale useremo il termine "desiderio saccarosio" per sussumere entrambi di questi costrutti.

Negli ultimi dieci anni, ci siamo concentrati su come l'intervallo di tempo dopo ricompensa auto-somministrazione ricompensa influenze desiderio. È interessante notare che i topi aumentano rispondere per il premio accoppiato spunto nel corso di diverse settimane di un periodo di forzata astinenza. Questo "incubazione di craving" è stato osservato nei ratti che si sono auto-somministrati cibo o droghe d'abuso 4,6. Questo tempo-dipendente aumento della voglia che abbiamo identificato nel modello animale può avere grande rilevanza potenziale di droghe e comportamenti umani dipendenza da cibo. Qui vi presentiamo un protocollo per la valutazione di incubazione sucrodesiderio se nei ratti. Varianti della procedura sarà indicato dove desiderio è valutata come risposta per un discreto saccarosio-accoppiato spunto seguente estinzione di leva premendo all'interno del saccarosio autosomministrazione contesto (Estinzione senza stecche) o come rispondere per saccarosio-accoppiato spunti in un contesto generale di estinzione (Estinzione di spunti).

Protocol

1. Animali soggetti

  1. Maschio lungo-Evans ratti sono 3 mesi di età all'inizio dello studio. I ratti sono Simonsen-derivati ​​(Gilroy, California, USA) allevati nell'area di Washington Western University vivaio e sono alloggiati individualmente su un 12-h in retromarcia ciclo giorno / notte (luci spente al 0700) con Purina Mills Inc. Pellet per roditori Mazuri (Gray Summit , MO, USA) e ad libitum acqua disponibile.
  2. Tutta la formazione e la sperimentazione ha luogo tra 0900-1300 con coorti di ratti sempre addestrati e testati al tempo stesso tutti i giorni.
  3. I ratti sono pesati ogni Lunedi, Mercoledì e Venerdì per tutta la durata dello studio.
  4. Immediatamente prima della fase di formazione, i topi sono privi di acqua per circa 20 ore per incoraggiare saccarosio auto-somministrazione il primo giorno di allenamento.

2. Procedure comportamentali

Tutte le procedure comportamentali operante uso standard camere di condizionamento operante (Med Associates Inc., St. Albans, VT, USA) con una pompa per infusione (Razel Scientific Instruments, St Albans, VT, USA) che si trova in cima ad ogni camera di condizionamento operante. Camere di condizionamento operante sono racchiusi tra suono attenuazione armadi con ventilatori (Western Washington University, USA). Tutte le condizioni sperimentali e la raccolta dati sono controllati da Med IV PC software (Med Associates Inc., St. Albans, VT, USA).

Camere di condizionamento operante (30 x 20 x 24 cm) contiene due leve (uno fisso e uno a scomparsa), un generatore di suono, una luce bianca stimolo sopra la leva a scomparsa, e una luce casa rossa sulla parete opposta. La pompa di infusione offre saccarosio in un recipiente ricompensa a destra della leva attiva. Le leve sono 10 cm dal pavimento griglia. Quattro photobeams infrarossi attraversano ogni camera. I raggi anteriori sono ogni 10,5 centimetri dalle pareti laterali e il lato travi ogni 6 cm dalle pareti laterali. Ogni fascio è di 4,5 cm sopra il piano bar in acciaio inox. Le travi unore insieme per contare il numero di rotture complete. Il numero totale di interruzioni di fascio sono registrati durante le prove di formazione e di desiderio.

Con l'eccezione di restrizione acqua prima del primo allenamento, i ratti vengono forniti cibo e acqua ad libitum, sia in gabbie a casa e nelle camere di condizionamento operante. Camere sono in una sala prove dedicata che, come per il vivaio, si trova su un ciclo di luce retromarcia. I ratti vengono trasportati in gabbie a casa tra le camere su un carrello che è coperta di tessuto leggero di blocco. Al termine di ogni sessione, i ratti sono tornato a casa gabbie.

Ci sono tre fasi per il tipico esperimento: Formazione, l'astinenza forzata, e test. Il test è il desiderio della sessione in cui viene valutata. Valutiamo desiderio in due procedure di verifica generale, a seconda dello studio. Queste due procedure sono descritte nelle sezioni 2.3.1 e 2.3.2.

  1. Formazione
    1. Nel tipico esperimento, i topi trascorrere 2 ore / giorno per10 giorni consecutivi nelle camere di condizionamento operante, dove sono autorizzati a premere il pulsante a scomparsa (attivo) leva per una consegna 0,2 ml di soluzione di saccarosio al 10% nella presa a destra della leva.
    2. Questa risposta attiva anche uno stimolo composti costituiti da un tono (2 kHz, 15 dB sopra il rumore ambientale) e la luce bianca. Lo stimolo mescola dura per 5 s ed è seguito da un 40-s time out, durante il quale preme sulla leva attivi vengono registrati ma non hanno alcuna conseguenza programmata.
    3. Una risposta sul inattivo (stazionaria) la leva non ha alcuna conseguenza programmato, ma presse sono registrati. Il numero delle interruzioni di fascio sono registrati durante l'allenamento e test. Tutte le misure di risposta e motorio sono registrate come corsi di tempo (2 cassonetti minuto), ma di solito sono riportati i totali per sessione.
  2. L'astinenza forzata. Ratti rimanere in gabbie a casa per la durata di astinenza forzata. I periodi di astinenza forzata tipica da noi utilizzati sono di avere ratti testati °e giorno immediatamente successivo all'ultimo giorno della formazione (1 ° giorno di astinenza forzata) o 30 giorni successivi alla giornata conclusiva della formazione (Giorno 30 di astinenza forzata).
  3. Analisi
    1. Estinzione senza spunti. In questa procedura di prova, i ratti vengono prima il permesso di premere la leva attiva in condizioni identiche a formazione con l'eccezione che la risposta non ha conseguenze e la durata della sessione è di 1 h. Ratti un'esperienza di almeno sei di queste sessioni di estinzione, il giorno del test. Ogni sessione di estinzione è separato da un periodo di 5 minuti in cui è ritratta la leva attivo e la luce casa è spenta. "Estinzione" è indicato se la leva attivo rispondere è stato ridotto a meno di 20 presse / h. Alcuni ratti richiedono una settima sessione. La sessione successiva (dopo un altro ritardo di 5 minuti) è la sessione di test dove i ratti possono quindi premere il tono + cue luce che era inizialmente associato a ogni consegna di saccarosio durante l'allenamento.
    2. Estinzione di spunti. In questo abbreviared Procedura di prova, i ratti sono autorizzati a premere la leva attiva in condizioni identiche a formazione, tranne che saccarosio non viene consegnato.
  4. Premendo la leva inattiva viene utilizzato come misura di discriminazione leva. E 'anche, insieme con pause PHOTOBEAM, utilizzato come misura della non-specifico l'attivazione del motore. Variazioni motorie vs motivazionale complicare l'interpretazione del comportamento desiderio. La leva inattiva rispondere e rompere PHOTOBEAM dati sono utili per chiarire i contributi motore vs motivazione al desiderio, così come i gruppi di controllo negli studi farmacologici in cui sono sfidati i ratti rispondendo ad un alto tasso di saccarosio o di un altro alimento con un composto desiderio potenziale interessano (ad esempio 7 , 8).

3. Manipolazioni rappresentante di influenzare Craving Saccarosio dopo un periodo variabile di astinenza forzata

Il metodo generale qui descritto fornisce un modo per sondare la comportamentali e neurobiologiche determinazionenti del desiderio dopo un periodo variabile di astinenza forzata. Qui descritti sono metodi legati ai risultati rappresentante indicati nella sezione 4.

  1. Sazietà. Alcuni ratti hanno ricevuto bottiglie di saccarosio al 10% nelle loro gabbie a casa per le h 17 al momento della prova 8. Ratti in questo studio sono stati testati utilizzando la procedura di estinzione, senza spunti.
  2. Arricchimento ambientale. Durante il periodo di astinenza forzata, alcuni topi sono rimasti in alloggi individuali (controlli), mentre altri sono stati spostati in una grande ("larghezza x 20" 36 di profondità x "altezza 40; Cage Prodotti di Qualità, Portland, OR, USA) gabbia con tre coorti (arricchito). Arricchito Gli animali erano giocattoli diversi nel loro ambiente, in particolare tubi in PVC e sono stati assegnati tutti i giocattoli romanzo M, W, F 10. ratti in questo studio sono stati testati utilizzando la procedura di estinzione, senza spunti.
  3. Sfida farmacologica. Il giorno di prova, i ratti sono stati pretrattati con una dose di antagonista della dopamina D1 SCH 23390. Ratti in questo studio were testato utilizzando la procedura di estinzione con spunti.

4. Rappresentante dei risultati:

Figura 1
Figura 1 Formazione Rappresentante e dei dati di prova per un esperimento di incubazione di saccarosio desiderio.

Punti dati indicano media ± SEM. Dimensione del gruppo per la Figura 1a è di 77 ratti e per gruppi di dimensioni Figura 1b variava dal 11-12 per gruppo. * Differenza significativa dal giorno 1 del gruppo, p <0,05. Questa cifra è adattato dai dati in 8 con il permesso di Springer.

Figura 2
Figura 2 Effetto del saccarosio sulla sazietà desiderio saccarosio dopo 1 o 30 giorni di astinenza forzata. Dimensioni del gruppo sono 8-9 per gruppo. * Differenza significativa dal giorno 1 del gruppo, † differenza significativa dal Gruppo di controllo, p <0,05. Questa cifra è adattatoda 9 con il permesso di Elsevier.

Figura 3
Figura 3 Un mese di arricchimento ambientale ridotto desiderio saccarosio. Dimensioni dei gruppi sono ogni 8 ratti. * Differenza significativa dal 1 ° giorno, † differenza significativa dal Gruppo di controllo, p <0,05. Questa cifra è adattato da 10 con il permesso di Wolters Kluwer Health.

Figura 4
Figura 4 sistemica SCH 23390 desiderio di saccarosio è diminuito in modo più efficace dopo un giorno di astinenza forzata. Dimensioni del gruppo sono 8-12 per gruppo. * Differenza significativa dal giorno 1 del gruppo, † significativa differenza da 0 gruppo di dosaggio, p <0,05. Questa cifra è adattato da 8 con il permesso di Springer.

  1. La figura 1 indica i dati rappresentativi di formazione e di prova per i ratti e di auto-somministrazione di saccarosio (Figura1 TOP) e poi rispondere in estinzione con il saccarosio-accoppiato spunto disponibile (Figura 1 in basso). Come si vede, i ratti rispondono selettivamente sulla leva attiva durante l'allenamento e durante la prova. È interessante notare, rispondendo inattivo e l'attività locomotoria mostrano alcuni di incubazione, anche se l'effetto è più robusto sulla leva attiva risponde.
  2. La figura 2 mostra l'effetto di sazietà con saccarosio su desiderio compulsivo saccarosio dopo 1 o 30 giorni di astinenza forzata. Sazietà ridotto Estinzione senza spunti di rispondere dopo uno periodo di astinenza forzata, ma rispondendo solo ridotto per lo spunto di solo saccarosio in ratti che avevano un solo giorno di astinenza forzata.
  3. Come mostrato in Figura 3, l'arricchimento ambientale ridotto Estinzione incubate senza spunto rispondere e rispondere per lo spunto di solo saccarosio comportamenti ai livelli trovati dopo un solo giorno di astinenza forzata.
  4. Figura 4 raffigura un astinenza-dipendente di SCH 23390 su Estinzione di spunti risponde. SCH 23390 è stato più effective a ridurre craving saccarosio dopo 1, rispetto al 30, giorni di astinenza forzata.

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Discussion

Le procedure che descriviamo qui potrebbe essere identificata come le procedure di ripristino, anche se questo è tecnicamente inesatto, in quanto leva di pressione per lo spunto non si estingue prima della sessione di test desiderio. In una tipica procedura di reintegrazione, rispondendo con premio accoppiato spunti si spegne e poi "reintegrato" con la somministrazione di un non-contingente presentazione della ricompensa (adescamento indotta ripristino) o un fattore di stress come footshock (indotta da stress ripristino) 11. L'estinzione di premere solo la leva seguita da accesso alla cue (punto 2.3.1) è l'approssimazione più vicina alla reintegrazione. Tuttavia, le procedure che descrivono permettono la misurazione del goal-directed rispondere per una coppia di saccarosio-cue. Operativamente, questo comportamento è il segnale-enhanced comportamento "desiderio" che possono essere rilevanti per i comportamenti ricaduta 4,12-14.

Ci sono alcuni vantaggi pratici della procedura di estinzione, con spunti (item 2.3.2) il Estinzione senza spunti seguita da accesso alla procedura di spunto (punto 2.3.1). Con il secondo approccio, alcuni topi non estinguere al criterio in sei sessioni e questo richiede una sessione supplementare di estinzione. Al contrario, i 2 Extinction h con procedura di spunti fornisce un quadro prevedibile di tempo per la valutazione di desiderio ed è quindi più suscettibile di disegni in cui l'esposizione al contesto di auto-somministrazione deve essere mantenuto costante tra i soggetti e le condizioni. Un esempio di tale studio sarebbe quella in cui sono raccolte tessuto cerebrale immediatamente al termine di una sessione desiderio di successiva valutazione di immediato inizio dell'espressione genica.

Una limitazione della procedura di estinzione, con spunti che segnali contestuali e discreto sono presentati insieme. Pertanto l'interpretazione del contributo di segnali contestuali rispetto al comportamento discreto desiderio e cervello cambiamenti molecolari saranno confusi. Questo potrebbe essere particolarmente importante nel mostudi lecular come prova esiste per una dissociazione tra i substrati neurali del contesto vs discreto spunto apprendimento mediato 15,16.

Infine, una limitazione generale di una procedura di astinenza forzata per quanto riguarda i disegni di test ripetuto è che "l'astinenza" questioni. Rispondere per il segnale aumenta nel tempo. Pertanto, questo modello non consente significativi ripetute prove su soggetti, a meno che il tempo tra le prove si tiene conto.

In conclusione, l'incubazione della procedura di saccarosio desiderio fornisce un modello di tempo-dipendente aumento dei comportamenti desiderio che possono contribuire alla natura intrattabile della dipendenza. In generale, il modello è ragionevole validità predittiva, in parte a causa di avere il modello di ripristino ben convalidato al suo centro 4,17,18. Utilizzando il modello di incubazione di saccarosio desiderio di sondare i determinanti comportamentali e neurobiologiche di incubazione può produrre conoscenza in novel approcci terapeutici per la dipendenza.

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Disclosures

Tutte le procedure di seguito le linee guida indicate nei "Principi di cura degli animali da laboratorio" (NIH pubblicazione no. 86-23) e sono stati approvati dal Servizio occidentale degli animali Washington University e del Comitato Istituzionale Usa.

Acknowledgements

La produzione di questo manoscritto e video è stato sostenuto dal National Institute on Drug Abuse / National Institutes of Health concedere DA016285 R15-02, la Western Washington University attività di ricerca biomedica in Neuroscienze Initiative, e 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

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References

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