Method Article
Here, we present a protocol to elicit Pavlovian conditioned approach behavior in rats. This procedure can be used to measure individual differences in the tendency to approach and attribute incentive salience to reward-related cues and investigate addiction vulnerability.
Hinweise, die bedingt sind gepaart mit unbedingten, lohnende Reize können lohnende Eigenschaften sich durch ein Verfahren, wie die Zuweisung von Aufmerksamkeitszuwendung, oder die Umwandlung der neutralen Reize in attraktiver ", wollte der Lage, das Verhalten der Reize bekannt erwerben motivieren. Pawlowschen bedingten Annäherung (PCA) entwickelt sich nach der Antwort unabhängige Darstellung eines konditionierten Reiz (CS, zB ein Hebel), die die Lieferung einer unbedingten Reiz (US, zB ein Lebensmittel-Pellet) prognostiziert für die Messung Aufmerksamkeitszuwendung und kann während des Trainings drei Muster. konditionierter Reaktionen (CR) können sich bilden:. sign-Tracking-Verhalten (CS-gerichtet CR), Ziel-Tracking-Verhalten (US-gerichtet CR) und eine Zwischenantwort (beide CR) Zeichen-trackers Attribut Aufmerksamkeitszuwendung zu belohnen bezogene und Hinweise sind anfälliger für Cue-induzierte Wiedereinsetzung von Drogen-sucht sowie andere suchtbezogenen Verhaltensweisen, so dass PCA einen Topfentially wertvolle Verfahren zur Sucht Verwundbarkeit zu studieren. Hier beschreiben wir Materialien und Methoden zur PCA Verhalten von Ratten hervorzurufen sowie analysieren und PCA Verhalten in einzelnen Experimenten deuten.
Der Übergang von Drogenkonsum Sucht beinhaltet komplexe Interaktionen zwischen Pavlovian und Instrumentallern 1,2. Während Drogenkonsum und Drogensucht Verhaltensweisen, Handlungen und Ergebnisse werden durch instrumentelle Prozesse gelernt; aber die Beziehungen zwischen Stimuli (zB drogenbedingten Cues) und Belohnungen werden auch durch Pavlovian Prozesse gelernt. Pavlovian Cues erwerben Vorhersagewert, aber sie können auch Anreiz Motivationswert 3, wobei sie sich attraktiv, wünschenswert und in der Lage zu fördern und aufrechtzuerhalten Lohn-seeking Verhalten 4 erwerben.
Viele Verfahren Belohnung Untersuchung bei Tieren zu lernen, aber es nicht zulässig, die Herauslösung von Predictive gegen Anreiz motivierende Lern. In Medikament Selbstverwaltung Verfahren, zum Beispiel, werden die beiden Instrumental und Pavlovian Eventualitäten typischerweise verwendet, so dass Ratten lernen eine Aktion (zB Nasen poki durchzuführenng, Hebelpressen, etc.), um ein Ergebnis (dh intravenösen Drogen Infusion) zu empfangen. Die lohnende Ergebnis ist auch mit Pavlovian Reize (zB Beleuchtung einer Nase-Sack-Port, Cue Licht Präsentationen, Sound der Infusionspumpe, interozeptiven Gefühl der Flüssigkeitsabgabe in die Blutbahn, etc.) gepaart. Oft ist unklar, in diesen Verfahren, ob Hinweise zielgerichtet sind unterstützende Maßnahmen allein aufgrund ihrer vorausschauende Beziehung mit der Belohnung, oder ob Hinweise Anreiz Motivations Eigenschaften ihrer eigenen erworben haben.
Um den Anreiz Motivationswert aus dem Vorhersagewert von Pavlovian Reize zu experimentell isolieren, nutzt unser Labor einen Pawlowschen bedingten Annäherung (PCA) Verfahren um Ratten zu identifizieren, die Aufmerksamkeitszuwendung Attribut zu belohnen bezogene Hinweise. Während einer Trainingseinheit, eine konditionierte Stimulus (CS, zB ein Hebel) Antwort-unabhängig prognostiziert die delivGewinnung eines unbedingten Reiz (US, zB ein Lebensmittel-Pellet). Im Laufe von mehreren Trainingseinheiten, drei Phänotypen zu entwickeln: sign-Tracking (CS-gerichtet konditionierte Reaktion [CR]), Ziel-Tracking (US-gerichtet CR) und eine Zwischenantwort (beide CR). Für Ziel-trackers (GTS), wird die CS als Prädiktor für Belohnung Lieferung verwendet wird; jedoch für Zeichen-trackers (STS), wird die CS mit Aufmerksamkeitszuwendung zugeschrieben, attraktiv und begehrenswert zu werden. In diesem Beitrag erläutern wir die Ausrüstung, Konfiguration und Datenverarbeitung notwendig, um eine PCA-Verfahren durchzuführen. die vermeintlichen Nutzen der PCA Verfahren bei der Untersuchung von Sucht und anderen neuropsychiatrischen Störungen Darüber hinaus bieten wir repräsentative Ergebnisse von PCA Ausbildung, wichtige experimentelle Überlegungen skizzieren und diskutieren.
(; University of Michigan, Ann Arbor, MI UCUCA) Alle Verfahren wurden von der Universität Ausschuss für die Nutzung und Pflege von Tieren zugelassen.
1. Ausrüstung und Software
2. PCA Trainings
3. Datenverarbeitung
Wir haben festgestellt, dass 5-7 täglichen Sitzungen von PCA Ausbildung Phänotyp Ratten als STs ausreicht, GTs und Zwischen Responder (IRS), obwohl Ratten weiter trainiert werden, basierend auf den Anforderungen einer bestimmten Labor oder Experiment. Phänotypisierung basiert auf PCA Indexwerte, die durch Mittelung der Reaktion Vorspannung Latenz Punktzahl berechnet werden, und Wahrscheinlichkeitsdifferenz von Einzelsitzungen wie zuvor in dem Protokoll beschrieben. Phänotypen werden durch Mittelung der PCA Indexwerte aus den letzten beiden PCA Trainingseinheiten (dh Sessions 4 und 5, wenn es insgesamt fünf PCA Trainingseinheiten sind) bestimmt. Die PCA Indexwerte Verhalten von 1,0 (absolut Sign-Tracking) auf -1,0 (absolut ziel Tracking), wobei 0 keine Vorspannung (absolut Zwischenantwort). Da die Tendenz gegen Ziel-Sign-Spur über ein Kontinuum variiert, Cut-offs erforderlich Phänotypen zu identifizieren, und unserem Labor allgemein verwendet PCA Index SCORe cut-offs von -0,5 und 0,5. Mit anderen Worten, STs PCA Indexwerte haben ≥0.5, haben IKR PCA Indexwerte zwischen -0,5 und 0,5, und GTs haben PCA Indexwerte ≤-0.5. Ausgehend von den Bedürfnissen des einzelnen Experiment kann jedoch verschiedene PCA Indexwert cut-offs verwendet werden. Abbildung 1 zeigt einen typischen Verlauf der Zahl, Latenz, und die Wahrscheinlichkeit der Hebelpressen und Magazin Einträge über PCA Trainingseinheiten in den drei Phänotypen . Abbildung 2 zeigt typische Verteilungen von Indexwerten PCA (über mehrere Sitzungen hinweg gemittelt 4 und 5) und durchschnittlich PCA Indexwerten über PCA Schulungen nach Ratten phänotypisiert wurden. Wie aus beiden Figuren ersichtlich ist, stabilisiert PCA Verhalten zwischen Sessions 4-5.
Zusätzlich zu diesen Daten, Nicht-CS-Magazin Einträge (dh Magazin Einträge während Inter-Studie Intervallen durchgeführt, wenn der Hebel zurückgezogen wird) kann auch analysiert werden. Diese Daten können Teil seinicularly hilfreich bei der Bestimmung, ob eine Manipulation insgesamt wirkt konditionierte Reaktion (nicht nur während der CS Zeitraum Anlage reagiert) oder verändert das Timing des konditionierten reagieren. Weitere Analysen, wie Pellet Abruf Latenz (dh die Zeit, um das Magazin und Abrufen des Pellets nach dem CS Zeitraum ein) oder Auslassungen (dh nicht auf der Bühne jede CR während des CS) können daher auch auf die Bedürfnisse der einzelnen basierend berechnet werden Experimente.
Abbildung 1. Anzahl, Latenz, und die Wahrscheinlichkeit der Hebelpressen und Magazin Einträge in fünf täglichen Sitzungen des Pawlowschen bedingten Annäherung (PCA) Ausbildung in Zeichen-trackers (STS), Zwischen Responder (IRS) und Ziel-trackers (GTS). In dieser Versuch, männliche Sprague Dawley Ratten (n = 48; 275-300 g bei der Ankunft) wurden von Harlan Laboratories (Barrier bestellt 206) und Charles River (Barriers C72, R04 und R09). Die präsentierten Daten als Mittelwert ± SEM Bitte hier klicken, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 2 (A) Die Verteilung der Pawlowschen bedingten Annäherung (PCA) Indexwerte gemittelt über die letzten beiden PCA Schulungen. Spielstände werden für jede Sitzung berechnet, indem die Vorspannung in der Anzahl, der Latenz von durchschnittlich und die Wahrscheinlichkeit der Hebelpressen und Magazin Einträge in allen Studien innerhalb einer einzelnen Sitzung. (B) PCA Indexwerte (gemittelt über die letzten beiden PCA Schulungen) an Phänotyp Zeichen-trackers verwendet (STS), Zwischenprodukte (IRS) und Ziel-trackers (GTS). Die durchschnittlichen PCA Indexwerten von Sessions 4 und 5 werden verwendet, Ratten als STs (Score zu klassifizieren≥0.5), IKR (-0,5 Bitte hier klicken, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
PCA Training kann verwendet werden, um individuelle Unterschiede in der Tendenz zu bestimmen Aufmerksamkeitszuwendung auf Anlage Hinweise zuzuschreiben, die argumentiert, wurde ein wichtiger Bestandteil der Suchtanfälligkeit sein. Zum Beispiel hat es bisher gezeigt, dass STs Aufmerksamkeitszuwendung auf beide Food and Drug Hinweise 6 und sowohl Lebensmittel- und drogenbedingten Signale aktivieren ähnliche Hirnregionen innerhalb eines amygdalo-Striatum-Thalamus-Kreislauf-Attribut in STs 7. Darüber hinaus sind STs impulsiver 8, anfällig für Cue-induzierte Wiedereinsetzung von Drogen-sucht Verhalten 7,9 und drogenbedingten Signale trotz nachteiligen Folgen 10 suchen.
Bei der PCA Verfahren durchführen, stellt die Auswahl von Ratten ein kritischer Schritt in phänotypische Diversität zu optimieren. Zum Beispiel gibt es in Inzuchtstämme von Ratten (zB, Lewis und Fischer F344) 11 Unterschiede in der Übernahme von PCA Verhalten gekennzeichnet. Auch in outbred Bestände (zB Sprague Dawley) gibt es beträchtliche Unterschiede in der Übernahme von PCA Verhalten zwischen Anbietern (zB Harlan Laboratories gegen Charles River) und die einzelnen Einrichtungen, in denen Ratten gezüchtet werden (dh, Charles River R04 und R09 Einrichtungen in Raleigh, NC) 12. Zur Erhöhung der phänotypischen Vielfalt, Sprague Dawley Ratten können von verschiedenen Anbietern und Barrieren bestellt werden, solange die genaue Quelle jeder Ratte sorgfältig dokumentiert. Dem Alter und Geschlecht von Ratten sollte ebenfalls berücksichtigt werden. Zum Beispiel, Erwachsene (für Jugendliche im Vergleich) und Frauen (im Vergleich zu Männern) sind eher Zeichen-Tracking-Verhalten 13,14 auszudrücken.
Es ist wichtig, dass die Haltungsbedingungen und Anlage Parameter zu beachten, kann die Fähigkeit des Verfahrens begrenzen das gewünschte Niveau der phänotypischen Vielfalt bei der Akquisition von PCA Verhalten zur Verfügung zu stellen. In Bezug auf die Wohnbedingungen, Nahrungsentzug und soziale Isolation alter die Übernahme von PCA Verhalten, das auf das Alter der Ratte hängt auch 15. Wenn Nahrungsentzug erforderlich ist (zB für nachfolgende operante Konditionierung), sollte es folgende PCA Training durchgeführt werden. Darüber hinaus verringert die Umweltanreicherung Sign-Tracking-Verhalten und sollte in Betracht gezogen werden, wenn 16 PCA Verfahren durchführen.
Anlage Parameter wirken sich auch auf die Übernahme von PCA Verhalten, und wir haben sorgfältig die einzelnen Parameter unserer Sitzungen zu fördern gleich Verteilungen von STs, IKR und GTs zugeschnitten. Zum Beispiel kann die Dauer der CS-Präsentation und seiner räumlichen Nähe zu den USA kann Bias Verhalten gegen Sign-oder Ziel-Tracking, so dass kürzere CS Präsentationen 17 und kleiner CS-US distanziert 18 Zeichen-Tracking-Verhalten fördern. Darüber hinaus kann die CS Modalität die Übernahme von Zeichen-Tracking-Verhalten beeinflussen. In beispielsweise Ratten Sign-Spur nicht leicht zu Nasen Sack Ports oder akustische Töne 19,20. Selbst wenn eine einziehbare Hebel wie die CS verwenden, sorgen sollten, dass Ratten, die Übertraining genommen werden. Zuvor wurde festgestellt, dass nach einer ausreichenden Schulungen, Sign-Tracking-Verhalten, das ist ein Dopamin-abhängigen 21,22, wird Dopamin-unabhängige 23 möglicherweise die Ergebnisse der pharmakologischen Manipulationen beeinflussen. Darüber hinaus belohnen Unsicherheit (dh die Wahrscheinlichkeit der Belohnung Lieferung abnehm folgenden CS-Präsentation) erhöht Sign-Tracking-Verhalten, das mit der räumlichen Nähe des CS und US (zB Erhöhung der Belohnung Unsicherheit spannt Zeichen-Tracking nach distal statt proximalen interagieren können CSS) 24,25. Schließlich ist die inter-Probeintervall (dh die Zeit zwischen CS Präsentationen), und ob es fest oder variabel ist, kann 26 reagiert konditionierten auswirken.
PCA bietet einige deutliche Vorteile gegenüber anderen Tests der Belohnung bezogenen Verhaltensweisen. Zum Beispiel PCA uniquely ermöglicht eine getrennte Messung der Aufmerksamkeitszuwendung und die vorausschauende Eigenschaften von Lohn-assoziierte Cues. PCA Verhalten kann auch Personen verwendet werden, zu identifizieren anfällig für bestimmte suchtartigen Verhaltensweisen während des Versuchs verwechseln der Exposition gegenüber Psychopharmaka zu vermeiden. Nachteile des PCA Verfahren gehören die Vielzahl von Variablen über die skizzierten die PCA Verhalten von Versuchspersonen beeinflussen. Reproduzierbarkeit der Ergebnisse ist abhängig von einem Anteil von diesen vielen Quellen der Varianz, von denen einige, wie genetische Variabilität und feine Unterschiede in den Bedingungen in kommerziellen Anbieter Aufzuchteinrichtungen, sein kann fast unmöglich für Experimentatoren zu steuern. Darüber hinaus sind die neurobiologischen Grundlagen von PCA Verhalten nicht so gut wie die der anderen weitgehend untersucht appetitive Verhaltensweisen verstanden.
Neben Sucht Verwundbarkeit Untersuchung hat PCA auch zu erforschen einzelnen Variation in vulnerab verwendet wordenility zu anderen neuropsychiatrischen Störungen, wie posttraumatische Belastungsstörung. Zum Beispiel sind STs anfälliger Angst Ausdruck 27 bis markiert und zeigen Inkubation von cued Angst folgenden erweiterten Angst Anlage 28. Daher kann PCA Verfahren verwendet werden individuelle Unterschiede in Cue-gerichtet zu modellieren Verhalten, das Relevanz für mehrere neuropsychiatrischen Erkrankungen haben können und auch Begleiterkrankungen (zB Sucht und posttraumatische Belastungsstörung). Darüber hinaus scheint es, dass GTs sind anfälliger für Kontext-induzierte Wiedereinsetzung von Kokain such 29 folgende Kokain Selbstverwaltung und kontextbezogene Angst Ausdruck folgende Angstkonditionierung 27. PCA Verfahren könnte für die Beurteilung diese einzigartigen Variationen in assoziativen Lernens (cued gegen kontextuellen Lernen) sinnvoll sein, die bessere Untersuchung der neuronalen Substrate informieren können und Signalwege, die separaten Sicherheitslücken zu neuropsychiatrischen diso zugrunde liegenrders in einzigartiger Subpopulationen von Individuen. Daher sind PCA Verfahren potenziell wertvolle Tests des Verhaltens der Zuschreibung Aufmerksamkeitszuwendung zu untersuchen, verglichen mit Kontextverarbeitung cued und individuelle Unterschiede in der Anfälligkeit zu neuropsychiatrischen Störungen.
The authors have nothing to disclose.
This work was funded by the University of Michigan Department Of Psychiatry (U032826; JDM), the National Institute on Drug Abuse (NIDA; K08 DA037912-01; JDM) and the Department of Defense (DoD) National Defense Science and Engineering Graduate (NDSEG) Fellowship (CJF).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Standard Modular Operant Test Chamber with Modified Top for Rat | Med Associates, Inc. | ENV-008CT | Top has access slot for drug delivery leashes or other harness systems; comes with ENV-008CTC (Cover Insert) for access slot |
Expanded PVC Sound Attenuating Cubicle | Med Associates, Inc. | ENV-022V | |
PCI Operating Package for up to Sixteen Chambers | Med Associates, Inc. | MED-SYST-16 | Based on the number of operant chambers, MED-SYST-8 (PCI Operating Package for up to Eight Chambers) is also available |
SmartCtrl | Med Associates, Inc. | DIG-716P2 | |
Universal Cable, 25′ (7.6 m) | Med Associates, Inc. | SG-210CB | Based on individual needs, SG-210CB-50 (Universal Cable, 50′ [15.2 m]) is also available |
18″ (45.7 cm) 3-Pin Mini-Molex | Med Associates, Inc. | SG-216A | Based on individual needs, SG-216A-2 (2′ [61.0 cm] 3-Pin Mini-Molex) is also available |
Power Cable, 25′ (7.6 m) | Med Associates, Inc. | SG-210CP-25 | |
Stainless Steel Grid Floor for Rat | Med Associates, Inc. | ENV-005 | Based on preference, ENV-005A (Stainless Steel Grid Floor for Mouse) is also available |
Reusable Waste Pan | Med Associates, Inc. | ENV-007-P3 | |
Filler Panel Package for Standard Modular Test Chamber | Med Associates, Inc. | ENV-008-FP | |
Modular Pellet Dispenser for Rat, 45 mg | Med Associates, Inc. | ENV-203M-45 | |
Pellet Receptacle, Trough Type | Med Associates, Inc. | ENV-200R2M | Based on preference, ENV-200R1M (Pellet Receptable, Cup Type) is also available |
Retractable Lever | Med Associates, Inc. | ENV-112CM | Calibrated to 25 g; needs to be adjusted to 10 g before Pavlovian conditioned approach training |
Retractable Lever Cue Light | Med Associates, Inc. | ENV-112CML | |
House Light for Rat | Med Associates, Inc. | ENV-215M | |
100 mA Replacement Bulbs, Pack of 10 | Med Associates, Inc. | SG-800R | Red-colored; for use with ENV-215M (House Light for Rat) |
Pellets, 45 mg, Primate Purified Diet, Banana Flavor | Bio-Serv | F0059 | 50,000/box |
Genehmigung beantragen, um den Text oder die Abbildungen dieses JoVE-Artikels zu verwenden
Genehmigung beantragenThis article has been published
Video Coming Soon
ISSN 1940-087X
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. Alle Rechte vorbehalten
Wir verwenden Cookies, um Ihre Erfahrung auf unserer Website zu verbessern.
Indem Sie unsere Website weiterhin nutzen oder auf „Weiter“ klicken, stimmen Sie zu, unsere Cookies zu akzeptieren.