Un método general para la evaluación de incubación de sacarosa en ratas Deseo

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

Responder a las señales de alimentos o medicamentos por pares aumenta a lo largo de un período de abstinencia y esto puede relacionarse con una mayor susceptibilidad a las conductas recaída. Aquí detallamos un procedimiento para la evaluación de esta "incubación del deseo" en las ratas que se han auto-administrado sacarosa.

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

Para alguien con un ansia por la comida de alimentos dieta restringida, en respuesta al alimento de pares de señales puede servir como un punto de transición clave de comportamiento entre la abstinencia y la recaída a los alimentos tomando una. Ansia por la comida conceptualizada de esta forma es similar a la ansia por la droga en respuesta a las señales de pares de drogas. Una rica literatura se ha desarrollado en torno a la comprensión de los determinantes del comportamiento y neurobiología de la ansiedad por tomar drogas, nosotros y otros se han centrado recientemente en la traducción de las técnicas de investigación de la adicción básicos para entender mejor la adicción a las conductas de tipo relacionados con la alimentación 2.4.

Como se hace en los estudios previos de ansia por la droga, se analiza el comportamiento de sacarosa deseo mediante la utilización de un modelo de rata de recaída. En este modelo, las ratas la auto-administración de cualquier fármaco o alimento en las sesiones durante varios días. En una sesión, la palanca de responder entrega el premio junto con un tono + estímulo luminoso. Comportamiento deseo es entonces definido operacionalmente como responder de unasiguiente período de sesiones, donde la recompensa no está disponible. Las ratas de forma fiable responderá por el tono + estímulo de luz, probablemente debido a su adquirió propiedades condicionadas de refuerzo 5. Este comportamiento se refiere a veces como la búsqueda de la sacarosa o la reactividad de referencia. En la discusión actual se utilizará el término "ansia por la sacarosa" subsumir tanto de estas construcciones.

En la última década, nos hemos centrado en cómo la longitud de tiempo después de recompensar a la auto-administración ansia recompensa influencias. Curiosamente, las ratas aumentan la respuesta de la señal de recompensa emparejado en el transcurso de varias semanas de un período de forzada abstinencia. Este "incubación del deseo" se observa en las ratas que se han auto-administrados ya sea de alimentos o drogas de abuso 4,6. Este aumento en función del tiempo en el deseo de que hemos identificado en el modelo animal puede tener gran interés para la droga y comportamientos humanos de alimentos adicción. Aquí se presenta un protocolo para la incubación de la evaluación de sucrosí deseo en las ratas. Variantes del procedimiento se indicará donde el deseo es evaluado como de responder durante un discreto sacarosa pares señal después de la extinción de la palanca de presión dentro de la sacarosa de auto-administración de contexto (la extinción, sin señales) o como respuesta a las señales pares de sacarosa en un contexto general de la extinción (con señales de extinción).

Protocol

1. Temas de animales

  1. Mujer ratas Long-Evans son 3 meses de edad en el inicio de un estudio. Las ratas son Simonsen derivados (Gilroy, California, EE.UU.), criado en la Western Washington University vivero y son alojados individualmente en una de 12 horas atrás ciclo día / noche (las luces apagadas en 0700) con Purina Mills Inc. Mazuri Pellets de roedores (Gray Summit , MO, EE.UU.) y agua ad libitum disponibles.
  2. Todo el entrenamiento y la prueba se lleva a cabo entre 0900-1300 con las cohortes de las ratas siempre entrenado y probado, al mismo tiempo todos los días.
  3. Las ratas se pesaron todos los lunes, miércoles y viernes durante la duración del estudio.
  4. Inmediatamente antes de la fase de entrenamiento, las ratas se ven privados de agua durante aproximadamente 20 h para fomentar la auto-administración de sacarosa en el primer día de entrenamiento.

2. Procedimientos de comportamiento

Todos los procedimientos de conducta operante el uso estándar de las cámaras de condicionamiento operante (Med Associates Inc., St. Albans, VT, EE.UU.) con una bomba de infusión (Razel Scientific Instruments, St. Albans, VT, EE.UU.), ubicado en la parte superior de cada cámara de condicionamiento operante. Cámaras de condicionamiento operante están encerrados en armarios que atenúan el sonido con los ventiladores (Western Washington University, EE.UU.). Todas las condiciones experimentales y de recolección de datos son controlados por Med IV para PC software (Med Associates Inc., St. Albans, VT, EE.UU.).

Cámaras de condicionamiento operante (30 x 20 x 24 cm) contienen dos palancas (una fija y retráctil uno), un generador de tonos, una luz blanca de estímulo por encima de la palanca retráctil, y una luz roja en la casa de la pared de enfrente. La bomba de infusión proporciona la sacarosa en un recipiente de recompensa a la derecha de la palanca activa. Las palancas son de 10 cm desde el suelo de rejilla. Cuatro fotorayos infrarrojos atraviesan cada cámara. Los largueros delanteros son cada 10,5 cm de las paredes laterales y la parte vigas de cada una de 6 cm de las paredes laterales. Cada haz es de 4,5 cm por encima del piso de barras de acero inoxidable. Las vigas de unavolver a configurar para contar el número de roturas completas. El número total de interrupciones del haz se registran durante las pruebas de capacitación y el deseo.

Con la excepción de la restricción de agua antes de la primera sesión de entrenamiento, las ratas son libitum de alimentos y agua a ambos en jaulas en casa y en las cámaras de condicionamiento operante. Cámaras se encuentran en una sala de ensayos dedicados que, como en el vivero, se encuentra en un ciclo de luz de marcha atrás. Las ratas son transportados en jaulas en casa entre las habitaciones en un carro que está cubierto con una tela bloqueo de la luz. Al final de cada sesión, las ratas son devueltos a las jaulas de casa.

Hay tres fases en el experimento típico: La formación, la abstinencia forzada, y pruebas. La prueba es el deseo el que la sesión se evalúa. Evaluamos el deseo en dos procedimientos de ensayo general, según el estudio. Estos dos procedimientos se describen en las secciones 2.3.1 y 2.3.2.

  1. Formación
    1. En el experimento típico, las ratas pasan 2 h / día10 días consecutivos en las cámaras de condicionamiento operante en el que se permite a la prensa retráctil (activo) de palanca para la entrega de 0,2 ml de solución de sacarosa al 10% en el receptáculo a la derecha de la palanca.
    2. Esta respuesta también se activa un estímulo complejo que consta de un tono (2 kHz, 15 dB sobre el ruido ambiental) y la luz blanca. El estímulo compuesto tiene una duración de 5 s, y es seguido por un tiempo de 40 s a cabo, durante el cual presiona la palanca de activos se registran pero no tienen ninguna consecuencia programada.
    3. Una respuesta en las personas inactivas (estacionario) la palanca no tiene ninguna consecuencia programada, pero las prensas se registran. El número de interrupciones del haz se registran durante el entrenamiento y de pruebas. Todas las medidas de respuesta y del aparato locomotor se registran en los cursos de tiempo (2 minutos contenedores), pero generalmente se presentan como totales por sesión.
  2. La abstinencia forzada. Las ratas permanecen en jaulas de casa por la duración de la abstinencia forzada. El típico períodos de abstinencia forzada que usamos son para que las ratas a prueba ªe día inmediatamente posterior al último día de entrenamiento (Día 1 de la abstinencia forzada) o 30 días después del último día de entrenamiento (30 días de abstinencia forzada).
  3. Pruebas
    1. Extinción, sin señales. En este procedimiento de pruebas, las ratas se permitió por primera vez a presionar la palanca activa en las mismas condiciones a los entrenamientos con la excepción de que la respuesta no tiene consecuencias y la duración de la sesión es de 1 h. Las ratas experiencia de al menos seis de estas sesiones de extinción en el día de prueba. Cada sesión de extinción está separada por un período de 5 minutos donde se retira la palanca activa y la luz de la casa está apagado. "Extinción" se indica si la palanca activa la respuesta se ha reducido a menos de 20 pulsaciones / h. Algunas ratas requieren un período de sesiones. La próxima sesión (después de otros 5 minutos de retraso) es la sesión de pruebas en ratas continuación, puede pulsar el tono de + señal de luz que fue emparejado inicialmente con cada entrega de la sacarosa durante el entrenamiento.
    2. La extinción de las señales. En este abreviard Procedimiento de ensayo, las ratas se les permite a presionar la palanca activa en condiciones idénticas a las de formación, salvo que la sacarosa no se entrega.
  4. Palanca inactiva presionando se utiliza como una medida de discriminación de la palanca. También es, junto con las roturas de haz de luz, como una medida de la activación del motor inespecífico. Cambios motora vs motivación complicar la interpretación del comportamiento de deseo. La palanca inactiva la respuesta y los datos de haz de luz rompen son útiles en el esclarecimiento de las contribuciones de motor vs motivación para el deseo, como son los grupos de comparación en los estudios farmacológicos en las ratas que respondieron a una tasa alta de sacarosa o de otro alimento tienen el reto de un compuesto deseo potenciales que afectan (por ejemplo, 7 , 8).

3. Manipulaciones representante para afectar Deseo sacarosa después de períodos variables de abstinencia forzada

El método general descrito aquí proporciona una manera de sondear el comportamiento y neurobiología determinaciónnoches de ansiedad después de períodos variables de abstinencia forzada. Aquí descritos son métodos relacionados con resultados representativos en la sección 4.

  1. Saciedad. Algunas ratas recibieron botellas de 10% de sacarosa en sus jaulas para la h 17, inmediatamente antes de la prueba 8. Ratas en este estudio se analizaron mediante el procedimiento de extinción, sin señales.
  2. El enriquecimiento ambiental. Durante el período de abstinencia forzada, algunas ratas permanecieron en la vivienda individual (controles), mientras que otros fueron trasladados a un grande (36 "de ancho x 20" profundidad x 40 "de altura, productos de calidad Cage, Portland, OR, EE.UU.), la jaula con tres cohortes (enriquecido). Los animales enriquecidos había varios juguetes en su medio ambiente, incluyendo tubos de PVC y también recibieron juguetes nuevos cada M, W, F 10. ratas en este estudio se analizaron mediante el procedimiento de extinción, sin señales.
  3. Provocación farmacológica. En el día de pruebas, las ratas fueron tratadas previamente con una dosis del antagonista de la dopamina D1 SCH 23390. Las ratas en este estudio were probado con la extinción del procedimiento con indicaciones.

4. Los resultados representativos:

Figura 1
Figura 1 Representante de Formación y los datos de prueba para un experimento de incubación de sacarosa antojo.

Los puntos de datos indican la media ± SEM. El tamaño del grupo de la Figura 1a es de 77 ratas y tamaños de la figura 1b grupo varió desde 11 hasta 12 por grupo. * Diferencia significativa desde el día 1 de grupo, p <0,05. Esta cifra es una adaptación de los datos en 8 con el permiso de Springer.

Figura 2
Figura 2 Efecto de saciedad sacarosa sobre el ansia de sacarosa después de 1 ó 30 días de abstinencia forzada. El tamaño del grupo son 8-9 por grupo. * Diferencia significativa desde el día 1 del grupo, la diferencia † significativa del grupo control, p <0,05. Esta cifra se adaptade 9 con permiso de Elsevier.

Figura 3
Figura 3 Un mes de enriquecimiento ambiental reducido deseo sacarosa. Tamaño de los grupos están a 8 ratas. * Diferencia significativa desde el día 1, la diferencia † significativa del grupo control, p <0,05. Esta cifra es una adaptación de 10 con permiso de Wolters Kluwer Health.

Figura 4
Figura 4 sistémico SCH 23390 deseo disminución de sacarosa con mayor eficacia al cabo de un día de abstinencia forzada. El tamaño del grupo son 8.12 por cada grupo. * Diferencia significativa desde el día 1 del grupo, la diferencia † significativo de grupo de la dosis 0, p <0,05. Esta cifra es una adaptación de 8 con el permiso de Springer.

  1. La figura 1 muestra los datos representativos entrenamiento y de pruebas para las ratas la auto-administración de sacarosa (FiguraUno superior) y luego responder en la extinción con la señal de sacarosa pares disponibles (Figura 1 abajo). Como se ve, las ratas responden de forma selectiva en la palanca activa durante el entrenamiento y durante la prueba. Curiosamente, la respuesta inactivos y la actividad locomotora muestran algunos de incubación, aunque el efecto es más robusta en la palanca activa de responder.
  2. La Figura 2 muestra el efecto de saciedad con sacarosa sobre el ansia de sacarosa después de 1 ó 30 días de abstinencia forzada. Saciedad reduce la extinción, sin señales de responder después de cualquiera de los períodos de abstinencia forzada, pero la respuesta sólo se reduce a la señal de sacarosa sola en ratas que sólo tenía un día de abstinencia forzada.
  3. Como se muestra en la Figura 3, el enriquecimiento ambiental reducido Extinción incubados sin señal de responder y responder a la señal de sacarosa sola comportamientos a los niveles encontrados en un solo día de la abstinencia forzada.
  4. La figura 4 muestra un efecto de abstinencia dependen de SCH 23390 en la extinción de las señales de responder. SCH 23390 fue más effective a reducir el deseo sacarosa después de 1, frente a 30, los días de abstinencia forzada.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Los procedimientos que aquí describimos podrían ser identificados como los procedimientos de reintegro, aunque esto es técnicamente inexacto como presionar una palanca para el taco no se extingue antes de la sesión de pruebas de deseo. En un procedimiento de reintegro típicos, respondiendo con señales de pares de recompensa se ​​extingue y luego en "restablecer" con la administración de una presentación no contingente de la recompensa (priming inducida por reintegro) o un factor de estrés como estímulo eléctrico plantar (inducida por el estrés restablecimiento) 11. La extinción de presionar la palanca solo seguido por el acceso a la señal (punto 2.3.1) es la aproximación más cercana a la reincorporación. Sin embargo, los procedimientos se describen permiten la medición de la meta-dirigido respuesta de una señal de sacarosa pares. Operativamente, este comportamiento es la señal mejorada "antojo" el comportamiento que pueden ser relevantes a los comportamientos de recaída 4,12-14.

Hay algunas ventajas prácticas de la extinción con el procedimiento de señales (ITEm 2.3.2) sobre la extinción, sin señales seguido por el acceso al procedimiento de referencia (punto 2.3.1). Con este último enfoque, algunas ratas no tienen plazo de criterio en seis sesiones, y esto requiere una sesión de extinción extra. Por el contrario, la extinción de 2 horas con el procedimiento de las señales proporciona un marco de tiempo previsible para la evaluación de la ansiedad y por lo tanto más susceptibles de diseños en los que se debe a la exposición del contexto de auto-administración de mantener la coherencia en todas las materias y condiciones. Un ejemplo de tal estudio sería uno en donde se recoge tejido del cerebro inmediatamente después del final de una sesión de deseo para la evaluación posterior de la expresión del gen inmediato-temprano.

Una limitación de la extinción con el procedimiento de las señales es que las pistas contextuales y discretas se presentan juntos. Por lo tanto, la interpretación de la contribución de las pistas contextuales frente a un comportamiento discreto deseo y cambios moleculares del cerebro se confunde. Esto podría ser especialmente importante en el moestudios lecular como existe evidencia de una disociación entre los sustratos neurales de contexto frente a discreto cue-aprendizaje mediado 15,16.

Por último, una limitación general de un procedimiento de abstinencia forzada en relación con repetidas pruebas de los diseños es que "la abstinencia" es importante. En respuesta a la señal aumenta con el tiempo. Por lo tanto, este modelo no permite las pruebas repetidas de los temas significativos, a menos que el tiempo entre las pruebas se tiene en cuenta.

En conclusión, el procedimiento de incubación de sacarosa deseo proporciona un modelo de tiempo-dependiente aumenta en los comportamientos ansiedad que pueden contribuir a la naturaleza intratable de la adicción. En términos generales, el modelo tiene validez predictiva razonable, en parte debido a que el modelo de rehabilitación bien validados en su núcleo 4,17,18. Utilizando el modelo de incubación de sacarosa deseo de sondear los determinantes conductuales y neurobiológicas de incubación puede dar luces sobre el nOvel enfoques de tratamiento para la adicción.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Todos los procedimientos que se siguen las pautas establecidas en los "Principios de Cuidado de Animales de Laboratorio" (publicación del NIH no. 86-23) y fueron aprobados por el Cuidado de Animales de la Universidad Western Washington institucional y el empleo.

Acknowledgements

La producción de este manuscrito y de vídeo fue apoyada por el Instituto Nacional sobre Abuso de Drogas / Institutos Nacionales de Salud de subvención R15 DA016285-02, la Western Washington University Actividades de Investigación Biomédica en Neurociencia Iniciativa, y la 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