Summary

흰쥐의 파블로프 조건 접근 교육

Published: February 04, 2016
doi:

Summary

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.

Abstract

조건부 인센티브 돌출의 속성, 또는 매력으로 중립 자극의 변화로 알려진 과정을 통해 보람 속성 자체를 획득 할 수 무조건, 보람 자극과 쌍 큐는, "행동 동기를 부여 할 수있는 자극을 원했다. 파블로프 컨디셔닝 방법 (PCA) (US, 예를 들면, 음식 펠릿) 무조건 자극의 전달을 예측하고, (예를 들어, 레버 CS) 조건 자극의 반응 독립적 프레젠테이션 이후 개발 및 인센티브 돌출 트레이닝 동안, 세 개의 패턴을 측정하는데 사용될 수있다. 의 조건 반응 (CR을) 개발할 수 있습니다. 로그인 추적 행동 (CR을 CS-감독), 목표 추적 행동 (CR을 US-감독), 및 중간 응답 (CR이 모두) 로그인 추적기는 인센티브 돌출이 보상 관련하는 속성 큐와 PCA에게 냄비를 만드는, 약물 추구의 큐 유도 복직뿐만 아니라 다른 중독과 관련된 행동에 더 취약중독의 취약점을 연구 entially 중요한 절차. 여기, 우리는 쥐에서 PCA 행동을 유도뿐만 아니라 분석하고 개별 실험에서 PCA의 행동을 해석하는 데 사용되는 재료 및 방법에 대해 설명합니다.

Introduction

중독에 대한 약물 사용의 전환은 파블로프과 악기 학습 1,2 사이의 복잡한 상호 작용을 포함한다. 약물 복용과 약물 추구 행동 동안의 행동과 결과는 쓸모 과정을 통해 배운; 그러나, 자극 (예를 들면, 마약 관련 단서)과 보상 사이의 관계는 파블로프 과정을 통해 알게된다. 파블로프 단서는 예측을 획득, 그러나, 매력적인 바람직하고, 승진 및 보상 추구 행동 (4)를 유지할 수되고있다 그들은 또한, 인센티브 동기 부여 값 3을 획득 할 수있다.

동물의 학습 보상을 조사하고 대부분의 절차는, 그러나, 인센티브 동기 부여 학습 대 예측의 풀림을 허용하지 않습니다. 약물 자기 – 투여 과정에서, 예를 들어, 두 악기 및 파블로 사태는 전형적 쥐는 동작을 수행하기 위해 배우도록 채용된다 (예를 들면, 코 pokiNG 레버 가압 결과 (즉, 정맥 내 약물 투여)를 수신하기 위하여 등). 보람 결과는 파블로프 자극과 짝 (예, 코 – 포크 포트, 큐 라이트 프리젠 테이션, 주입 펌프의 소리, 혈류에 유체 전달의 interoceptive 느낌 등의 조명). 단서는 단순히 때문에 보상과의 관계 예측의 목표 지향적 행동을 지원하는지 여부는이 절차에서 종종 명확하지 않다, 또는 단서가 자신의 인센티브 동기 부여 속성을 취득 여부.

실험적으로 파블로프 자극의 예측 값에서 인센티브 동기 부여 값을 분리하기 위해, 우리 연구소는 인센티브 돌출이 보상 관련하는 큐 속성 쥐를 식별하기 위해 파블로프 컨디셔닝 방법 (PCA) 프로 시저를 사용합니다. 훈련 기간 동안, 조건 자극 (CS; 예를 들면, 레버)는 응답은-독립적으로 납품을 예측(; 예를 들면, 음식 펠릿 US) 무조건 자극의 ERY. 여러 훈련의 과정 동안, 세 가지 표현형 개발 : 로그인 추적 (CS-지시 조건 반응 [CR), 목표 추적 (US-감독 CR)을하고, 중간 응답 (CR이 모두). 목표 추적 GTS ()의 경우, CS는 보상 전달의 예측 인자로 활용된다 그러나, 로그인 추적기 (명세서)에 대해, CS는 매력적이고 바람직한되고, 인센티브 돌출에 기인한다. 본 검토에서는 PCA 절차를 수행하는 데 필요한 장비 설치 및 데이터 처리 개요. 또한, 우리는 PCA 교육의 대표적인 결과가 중요한 실험적인 고려 사항을 간략하게 설명하고, 중독 및 기타 신경 장애 조사에서 PCA 절차의 추정 유틸리티를 논의 제공합니다.

Protocol

(, 미시간 대학, 앤 아버, MI UCUCA) 모든 절차는 대학 동물의 사용 및 관리에위원회에 의해 승인되었습니다. 1. 장비 및 소프트웨어 상업 조건화 챔버와 장치를 얻습니다. 자료 표를 참조하십시오. 환기 팬과 사운드 감쇠 캐비닛에 위치해 쥐 조건화 챔버에서 행동 훈련 (20.5 cm 깊이 X 29.2 cm 높이 × 24.1 cm 폭), 주변 소음을 제공합니다. 3cm 스테인레?…

Representative Results

우리는 쥐가 특정 실험실이나 실험의 필요에 따라 추가 훈련을 할 수 있지만 PCA 훈련의 5-7 매일 세션, 보안 목표 명세서,의 GT, 중간 조치 (IRS)과 같은 표현형 쥐에 충분하다는 것을 발견했다. 표현형이 이전에 설명 된 프로토콜에 응답하여 바이어스 잠복 점수 및 개별 세션의 확률 차이의 평균을 계산 PCA 지수 점수에 기초한다. 표현형 지난 2 PCA 교육 세션에서 PCA 인덱스 점?…

Discussion

PCA 훈련 중독은 취약성의 중요한 요소로 논의 된 조건부 큐에 인센티브 돌출 속성 경향에 개인차를 결정하는데 사용될 수있다. 예를 들면, 이전에 보안 목표 명세서는 모두 식품 의약품 단서 6 인센티브 돌출 속성 것을 증명하고 있으며, 식품 – 약물 관련 단서는 모두 보안 목표 명세서 7 amygdalo – 선조체 – 시상 회로 내에서 유사한 뇌 영역을 활성화합니다. 또한, 보안 목표 명세서는…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

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).

Materials

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, 45mg 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 

References

  1. Everitt, B. J., Robbins, T. W. Neural systems of reinforcement for drug addiction: from actions to habits to compulsion. Nature Neurosci. 8 (11), 1481-1489 (2005).
  2. Everitt, B. J. Neural and psychological mechanisms underlying compulsive drug seeking habits and drug memories–indications for novel treatments of addiction. Eur J Neurosci. 40 (1), 2163-2182 (2014).
  3. Robinson, T. E., Berridge, K. C. The neural basis of drug craving: an incentive-sensitization theory of addiction. Brain Res Brain Res Rev. 18 (3), 247-291 (1993).
  4. Milton, A. L., Everitt, B. J. The psychological and neurochemical mechanisms of drug memory reconsolidation: implications for the treatment of addiction. Eur J Neurosci. 31 (12), 2308-2319 (2010).
  5. Meyer, P. J., et al. Quantifying individual variation in the propensity to attribute incentive salience to reward cues. PloS One. 7 (6), e38987 (2012).
  6. Yager, L. M., Robinson, T. E. A classically conditioned cocaine cue acquires greater control over motivated behavior in rats prone to attribute incentive salience to a food cue. Psychopharmacology (Berl). 226 (2), 217-228 (2013).
  7. Yager, L. M., Pitchers, K. K., Flagel, S. B., Robinson, T. E. Individual variation in the motivational and neurobiological effects of an opioid cue. Neuropsychopharmacology. 40 (5), (2015).
  8. Lovic, V., Saunders, B. T., Yager, L. M., Robinson, T. E. Rats prone to attribute incentive salience to reward cues are also prone to impulsive action. Behav Brain Res. 223 (2), 255-261 (2011).
  9. Saunders, B. T., Robinson, T. E. Individual variation in the motivational properties of cocaine. Neuropsychopharmacology. 36 (8), 1668-1676 (2011).
  10. Saunders, B. T., Yager, L. M., Robinson, T. E. Cue-evoked cocaine ‘craving’: role of dopamine in the accumbens core. J Neurosci. 33 (35), 13989-14000 (2013).
  11. Kearns, D. N., Gomez-Serrano, M. A., Weiss, S. J., Riley, A. L. A comparison of Lewis and Fischer rat strains on autoshaping (sign-tracking), discrimination reversal learning and negative auto-maintenance. Behav Brain Res. 169 (2), 193-200 (2006).
  12. Fitzpatrick, C. J., et al. Variation in the form of Pavlovian conditioned approach behavior among outbred male Sprague-Dawley rats from different vendors and colonies: sign-tracking vs. goal-tracking. PloS One. 8 (10), e75042 (2013).
  13. Anderson, R. I., Spear, L. P. Autoshaping in adolescence enhances sign-tracking behavior in adulthood: impact on ethanol consumption. Pharmacol Biochem Behav. 98 (2), 250-260 (2011).
  14. Pitchers, K. K., et al. Individual variation in the propensity to attribute incentive salience to a food cue: Influence of sex. Behav Brain Res. 278, 462-469 (2015).
  15. Anderson, R. I., Bush, P. C., Spear, L. P. Environmental manipulations alter age differences in attribution of incentive salience to reward-paired cues. Behav Brain Res. 257, 83-89 (2013).
  16. Beckmann, J. S., Bardo, M. T. Environmental enrichment reduces attribution of incentive salience to a food-associated stimulus. Behav Brain Res. 226 (1), 331-334 (2012).
  17. Burns, M., Domjan, M. Topography of spatially directed conditioned responding: effects of context and trial duration. J Exp Psychol Anim Behav Process. 27 (3), 269-278 (2001).
  18. Christie, J. Spatial contiguity facilitates Pavlovian conditioning. Psychon Bull Rev. 3 (3), 357-359 (1996).
  19. Meyer, P. J., Cogan, E. S., Robinson, T. E. The form of a conditioned stimulus can influence the degree to which it acquires incentive motivational properties. PloS One. 9 (6), e98163 (2014).
  20. Beckmann, J. S., Chow, J. J. Isolating the incentive salience of reward-associated stimuli: value, choice, and persistence. Learn Mem. 22 (2), 116-127 (2015).
  21. Flagel, S. B., et al. A selective role for dopamine in stimulus-reward learning. Nature. 469 (7328), 53-57 (2011).
  22. Saunders, B. T., Robinson, T. E. The role of dopamine in the accumbens core in the expression of Pavlovian-conditioned responses. Eur J Neurosci. 36 (4), 2521-2532 (2012).
  23. Clark, J. J., Collins, A. L., Sanford, C. A., Phillips, P. E. Dopamine encoding of Pavlovian incentive stimuli diminishes with extended training. J Neurosci. 33 (8), 3526-3532 (2013).
  24. Anselme, P., Robinson, M. J., Berridge, K. C. Reward uncertainty enhances incentive salience attribution as sign-tracking. Behav Brain Res. 238, 53-61 (2013).
  25. Robinson, M. J., Anselme, P., Fischer, A. M., Berridge, K. C. Initial uncertainty in Pavlovian reward prediction persistently elevates incentive salience and extends sign-tracking to normally unattractive cues. Behav Brain Res. 266, 119-130 (2014).
  26. Gallistel, C. R., Gibbon, J. Time, rate, and conditioning. Psychol Rev. 107 (2), 289-344 (2000).
  27. Morrow, J. D., Maren, S., Robinson, T. E. Individual variation in the propensity to attribute incentive salience to an appetitive cue predicts the propensity to attribute motivational salience to an aversive cue. Behav Brain Res. 220 (1), 238-243 (2011).
  28. Morrow, J. D., Saunders, B. T., Maren, S., Robinson, T. E. Sign-tracking to an appetitive cue predicts incubation of conditioned fear in rats. Behav Brain Res. 276, 59-66 (2015).
  29. Saunders, B. T., O’Donnell, E. G., Aurbach, E. L., Robinson, T. E. A cocaine context renews drug seeking preferentially in a subset of individuals. Neuropsychopharmacology. 39 (12), 2816-2823 (2014).

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Cite This Article
Fitzpatrick, C. J., Morrow, J. D. Pavlovian Conditioned Approach Training in Rats. J. Vis. Exp. (108), e53580, doi:10.3791/53580 (2016).

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