استثابي الإحساس المفضل في الماوس

في هذا البروتوكول وصفنا من وسائل التعلم استثابي استخدام المنبهات الحسية كما معزز في الماوس. أنه لا يتطلب أي تدريب مسبق أو تقييد الغذاء ، ويسمح للدراسة السلوك بدافع من دون استخدام معزز الدوائي أو الطبيعية ، مثل المواد الغذائية.

Operant methods are powerful behavioral tools for the study of motivated behavior. These 'self-administration' methods have been used extensively in drug addiction research due to their high construct validity. Operant studies provide researchers a tool for preclinical investigation of several aspects of the addiction process. For example, mechanisms of acute reinforcement (both drug and non-drug) can be tested using pharmacological or genetic tools to determine the ability of a molecular target to influence self-administration behavior^1-6. Additionally, drug or food seeking behaviors can be studied in the absence of the primary reinforcer, and the ability of pharmacological compounds to disrupt this process is a preclinical model for discovery of molecular targets and compounds that may be useful for the treatment of addiction^3,7-9. One problem with performing intravenous drug self-administration studies in the mouse is the technical difficulty of maintaining catheter patency. Attrition rates in these experiments are high and can reach 40% or higher^10-15. Another general problem with drug self-administration is discerning which pharmacologically-induced effects of the reinforcer produce specific behaviors. For example, measurement of the reinforcing and neurological effects of psychostimulants can be confounded by their psychomotor effects. Operant methods using food reinforcement can avoid these pitfalls, although their utility in studying drug addiction is limited by the fact that some manipulations that alter drug self-administration have a minimal impact on food self-administration. For example, mesolimbic dopamine lesion or knockout of the D1 dopamine receptor reduce cocaine self-administration without having a significant impact on food self-administration ^12,16.

Sensory stimuli have been described for their ability to support operant responding as primary reinforcers (i.e. not conditioned reinforcers)^17-22. Auditory and visual stimuli are self-administered by several species^18,21,23, although surprisingly little is known about the neural mechanisms underlying this reinforcement. The operant sensation seeking (OSS) model is a robust model for obtaining sensory self-administration in the mouse, allowing the study of neural mechanisms important in sensory reinforcement²⁴. An additional advantage of OSS is the ability to screen mutant mice for differences in operant behavior that may be relevant to addiction. We have reported that dopamine D1 receptor knockout mice, previously shown to be deficient in psychostimulant self-administration, also fail to acquire OSS²⁴. This is a unique finding in that these mice are capable of learning an operant task when food is used as a reinforcer. While operant studies using food reinforcement can be useful in the study of general motivated behavior and the mechanisms underlying food reinforcement, as mentioned above, these studies are limited in their application to studying molecular mechanisms of drug addiction. Thus, there may be similar neural substrates mediating sensory and psychostimulant reinforcement that are distinct from food reinforcement, which would make OSS a particularly attractive model for the study of drug addiction processes. The degree of overlap between other molecular targets of OSS and drug reinforcers is unclear, but is a topic that we are currently pursuing. While some aspects of addiction such as resistance to extinction may be observed with OSS, we have found that escalation ²⁵ is not observed in this model²⁴. Interestingly, escalation of intake and some other aspects of addiction are observed with self-administration of sucrose²⁶. Thus, when non-drug operant procedures are desired to study addiction-related processes, food or sensory reinforcers can be chosen to best fit the particular question being asked.

In conclusion, both food self-administration and OSS in the mouse have the advantage of not requiring an intravenous catheter, which allows a higher throughput means to study the effects of pharmacological or genetic manipulation of neural targets involved in motivation. While operant testing using food as a reinforcer is particularly useful in the study of the regulation of food intake, OSS is particularly apt for studying reinforcement mechanisms of sensory stimuli and may have broad applicability to novelty seeking and addiction.

1. كتابة برنامج لتشغيل دورات متنوعة باستخدام اختبار استثابي المحفزات البصرية والسمعية بمثابة معزز

1. دورات الثابتة (FR) نسبة : جعل جلسات من ساعة واحدة في طول مع ضوء مروحة المنزل وتشغيل خلال الدورة. نسبة للدورات تقدمية ، وجعل الدورات ساعتين في الطول. كلاهما العتلات تمديدها لمدة الدورة والتي تم تعيينها في موازنة ذراع "نشط" في مقابل "نشط" عبر الحيوانات (الاحالة رافعة لكل حيوان يتغير أبدا).
2. رمز البرنامج في مثل هذه الطريقة التي هي متنوعة كل معزز وفقا للمعايير التالية :
   • كل واحد معزز للفترات التالية اختيارها عشوائيا : 2 ، 4 ، 6 أو 8 ثوانى.
   • معزز كل واحدة من ما يلي معدلات التحفيز فلاش مصباح اختيارها عشوائيا : 0.625 ، 1.25 ، 2.5 ، أو 5 هرتز ، مع كل دورة عمل 50 ٪.
   • كل التحفيز فلاش المصباح بشكل عشوائي على اليسار أو الجانب الأيمن من القاعة.
   • توفر حافزا للسمعي مدة معزز ؛ في المختبر لدينا ، ونحن الزناد مضخة التسريب الذي يوفر ما يقرب من 3 ديسيبل الصوت فوق ضجيج الخلفية في القاعة.
3. رمز البرنامج لعرض القيم التالية في الوقت الحقيقي : 1. عدد من المطابع رافعة نشطة ، 2. عدد من المطابع رافعة الخاملة ، 3. عدد من المعززات ، 4. الوقت (في 0.1 زيادات الثانية).

2. التعامل مع الحيوانات (3 الإجراء اليوم)

1. بعد تأقلم لمرفق الحيوانات ، ويبدأ التعامل مع الحيوانات. وهذا روض الحيوانات ليجري انتقاؤها ونقلها.
2. تبدأ من خلال وضع اليدين القفاز في قفص والسماح لهم الجلوس لمدة 90 ثانية. إذا كان كل فأر لم تحقق يديك في ذلك الوقت ، حرك يديه بلطف نحو الفئران وانتظر كل واحد على شم و / أو الاتصال يديك قبل المتابعة.
3. اختيار بعناية كل ماوس واحدة تلو الأخرى من قاعدة الذيل ووضعه على يدك ، ورفع الامر بسرعة وجعله يتراجع للسماح الماوس بالخروج من يدك مرة أخرى في قفص.
4. كرر مرات لكل الماوس 50-10 ، اعتمادا على سلوك من الفأرة. الوقت النهائي يتم ذلك ، الاستمرار على ارتفاع الماوس (مع أنها تقف على يدك) لفترة من الوقت ، اعتمادا على اليوم. يوم 1 : 5 ثانية ، يوم 2 : 10 ثانية ، يوم 3 : 15 ثانية. تأكد من أن كل فأر يلتقي هذا المعيار لهذا اليوم. في يوم 1 ، تغيير القفازات بين الأقفاص.
5. ابتداء من يوم 2 والسكتة الدماغية الحيوان مرة أخرى في حين أن الفأر هو في يدك. أيضا في يوم 2 ، يبدأ وزن الحيوانات يوميا. علامة ذيل كل حيوان مع Sharpie للدلالة على رقم الموضوع.
6. إذا كان سيتم إعطاء الحقن خلال التجربة ، وتبدأ التعود حقن الفئران ليوم 2. وينبغي أن يتم ذلك بعد أن تم التعامل مع جميع الفئران في قفص ، والتقى المعيار لهذا اليوم.

3. تنظيف واختبار المعدات

1. غسل عموم أسفل مع الماء الساخن.
2. تنظيف الجدران والأرضيات غرفة استثابي مع الايثانول 30 ٪.
3. تشغيل برنامج الاختبار الذي يتحول على ضوء المنزل ، والمروحة ، وأضواء التحفيز ، ويمتد العتلات ، والسجلات المطابع رافعة.
4. التأكد من أن جميع المصابيح والمراوح تعمل بشكل صحيح واختبار البرنامج لضمان تسجيل جميع المطابع رافعة.
5. نظيف العتلات مع الايثانول 30 ٪.

4. نفذ الدورة استثابي (دورات ينبغي 5-6 أيام / أسبوع في نفس الوقت من اليوم)

1. وزن كل فأر.
2. تحميل البرنامج في كل من المجلسين وتجربة تعليم مناسب. وينبغي أن يقابل ذراع نشط بين الحيوانات (أي ، يتم تعيين رافعة فعالة لذراع اليسرى لنصف الفئران ؛ ذراع الحق نشطة للنصف الآخر) ، ولكن الجانب ذراع نشط يتغير أبدا مرة الماوس ماوس تم المحال.
3. نقل الماوس إلى كل غرفة المعين ، على مقربة من القاعة ، وبدء الدورة.
4. بعد انتهاء الدورة ، على وجه السرعة إزالة الماوس وإعادة علامة الذيل.
5. الغرف نظيفة كما هو موضح في القسم 3.
6. تحليل البيانات لعدد من المطابع رافعة نشطة وغير نشطة. ويمكن أيضا عدد من المعززات و / أو دقة ذراع (رافعة المطابع ٪ النشط) الإبلاغ عنها. إذا الفئران ستكون اختبار لتأثير العلاج على OSS ، وضمان أن جميع الفئران التي سيتم اختبارها واستيفاء معايير الحصول (على سبيل المثال ،> 20 معصرة رافعة نشطة و> 65 ٪ المطابع رافعة نشطة لنهائي دورات FR - (1) ثلاثة ) قبل بداية العلاج.
7. بعد اقتناء FR - 1 الاستجابة ، يمكن تغيير الجدول الزمني لتعزيز (على سبيل المثال ، أعلى نسبة ثابتة ونسبة التقدمية ، ونسبة العشوائية ، الخ).

5. ممثل النتائج

ويرد مثال على اقتناء مرصد الصحراء والساحل التي الفئران الذكور C57Bl/6J في الشكل 1 (مستنسخة من ^23). خضعت الفئران تحكم ظروف مماثلة ، إلا أن يضغط على أي ذراع الرافعة لم تكن العواقبquence. ويرد آخر فوج من الفئران في الشكل 2. في هذه التجربة ، تلقت مجموعة من الفئران تعزيز مرصد الصحراء والساحل ، في حين أن مجموعة أخرى تلقى التعزيز الغذائي. لقد وجدنا أنه في ظل ظروف وصول الفريق الى الغذاء بالمال وبالشهرة أيضا ، وكلاهما نسبة ثابتة وتدريجية الاستجابة مماثلة بين مرصد الصحراء والساحل ، والاستجابة لضمان 10 ٪ (الشكل 2 ، A و B). وهذا يسمح للمقارنات الفعالة للتلاعب على نوعين التعزيز المختلفة (الحسية والغذاء) التي تتجنب يفند المحتملة الناتجة عن حالة الجوع أو الاختلافات في معدل الاستجابة.

الشكل 1 : المطابع يفر الفئران التي OSS والضوابط الواردة الفئران OSS متنوعة المحفزات البصرية والسمعية الصحافة عقب كل ذراع النشط (FR - 1 جدول التعزيز) ، في حين يضغط ذراع خاملة لم يكن نتيجة لذلك. خضعت الفئران التحكم في الظروف نفسها ولكن لم يكن هناك أي نتيجة للضغط إما ذراع (يتم الرمز العتلات 1 و 2 و يوازن يتم عبر الحيوانات بالطريقة نفسها التي وازنت العتلات النشطة وغير النشطة للفئران OSS). وقد زاد الضغط على رافعة النشطة للفئران OSS نسبة إلى ذراع نشط الضغط على (* P <0.05 ، ** P <0.01) ، وغير معززة رافعة الضغط عن طريق فرض ضوابط (ن = 7 8 $ ، P <0.05 ، P $ <0.01 ). مستنسخة من الرقم ^23.

الشكل 2 : المطابع يفر من قبل مرصد الصحراء والساحل الفئران والجرذان الاستجابة للأغذية ألف) وردت على جدول الفئران FR - 1 من أجل تعزيز المحفزات OSS أو معزز الغذائية (10 ٪ ضمان). وكان الإعلان عن وصول الفئران libidum في الغذاء لمدة التجارب. ب) بعد FR - 1 الدورات ، وكانت الفئران المتقدمة إلى نسبة التقدمية (PR) جدول التعزيز لمدة خمسة أيام. تمثل البيانات يعني القيم من أربعة أيام وخمسة لكل حيوان. وتفيد التقارير أن نسبة الانتهاء النهائي على الحق العمودي ، ويشير إلى عدد من الاستجابات المطلوبة للحصول على معزز المقابلة (أي 30 مطلوبة للحصول على استجابات معزز ^ال 10 بعد حصوله على المعززات nine سابقا).

الإحساس استثابي تسعى بديلا مفيدا المخدرات عن طريق الحقن الادارة الذاتية عند الفأر هو الحيوان في الاختيار. حقيقة أن هناك حاجة لعملية جراحية لا صيانة ولا القسطرة هو مفيد ، لأن هذه هي عقبات فنية كبيرة في الماوس. OSS جذابة أيضا لأنه قد يكون من قياس جوانب التعزيز متميزة من المعززات الطبيعية الأخرى مثل الطعام.

ومن المفيد الإشارة إلى أن التدابير السلوكية في الماوس يمكن متغير بدرجة كبيرة عبر ظروف بيئية مختلفة ^24. وقد نشأت هذه المشكلة في المختبرات الخاصة بنا مع مرصد الصحراء والساحل. وعندما تم لأول مرة تتميز الداخلي ، إيواء الحيوانات في منشأة أن ارتفاع حركة المرور وعدد كبير من الأشخاص الذين يعملون فيه طوال اليوم. خلال هذا الوقت ، تم إيواء الفئران على "طبيعية" دورة ضوء (أضواء على ما يلي : 0600-1800 ح ؛ تجارب تشغيل ~ 0800-1400). بعد الانتقال الى منشأة سكنية مخصصة داخل المختبر فاندربيلت العصبي ، وجدنا أن نسبة الأداء التدريجي OSS كان أقل بكثير مما كنا قد لاحظت سابقا ؛ رفض الاستجابة على مدى خمسة أيام بدلا من البقاء مستقرة. هذا المرفق وحركة المرور أقل بكثير ، ويتم تدريب الموظفين على العمل بهدوء ويكون على بينة من طبيعة حساسة من التجارب التي أجريت في هذا المرفق. قمنا بتعديل منذ الفئران لدورة الضوء الذي يعزز اليقظة خلال فترة التجريب (أضواء على ما يلي : 1500-0300 ح ؛ تجارب تشغيل 0800-1400 ~ ح) ومرصد الصحراء والساحل الأداء قد عاد إلى ما أشرنا سابقا.

وفيما يلي وصفا للظروف دينا معيار للتجارب مرصد الصحراء والساحل. وأمرت الرجال الفئران C57Bl/6J في 3 أسابيع من العمر من مختبرات جاكسون (بار هاربور ، الشرق الأوسط) ومقرها في دورة ضوء تعديل واحد على الأقل قبل اسبوع من التجارب. إيواء الحيوانات في مجموعات من 2-5 في الفراش كوب الذرة تستكمل مع كمية صغيرة من السليلوز (العناية الطازجة). وتجرى تجارب 5-6 أيام في الأسبوع ، ويتم تنفيذ التغييرات قفص فقط قبل يوم واحد من دون تجارب. في حين أن هذه هي شروطنا القياسية ، وجدنا أن إناث الفئران وكبار السن (حتى 20 أسبوعا) هي أيضا قادرة على الحصول على برمجيات المصدر المفتوح. ندرس حاليا المتغيرات الأخرى التي قد تؤثر على أداء مرصد الصحراء والساحل. في حين أنه من المعروف أن محفزات بصرية ثابتة وقادرة على خدمة والمعززات ¹⁷ في الفئران ، ومن غير المعروف ما إذا كان نهج تعزيز ديناميات المحفزات التي نحن وآخرون يعملون ^20،22،23 يؤدي إلى زيادة التعزيز في الظروف الراهنة . متغير آخر قد يؤثر OSS هي سلالة الماوس. وقد وصفت اختلافات في سلالة فئران لمجموعة متنوعة من التدابير السلوكية والعصبية ^25-29 ، وأداء الفرق في مرصد الصحراء والساحل واستثابي الاستجابة للأغذية قد توفر نظرة ثاقبة الأسس الوراثية لهذا السلوك.

وقد أيد هذا المشروع من قبل المعاهد الوطنية للصحة منح DA19112 (DGW) وDA026994 (CMO). وقدم التوضيح من قبل Louderback كاثرين. وأجريت التجارب في المختبر فاندربيلت السلوك العصبي الفئران.