마우스의 추구 Operant 감각
Summary
이 프로토콜에서는 마우스의 reinforcer으로 감각 자극을 사용하여 operant 학습하는 방법을 설명합니다. 이것은 사전에 훈련이나 음식 제한을 필요로하지 않으며 그것은 같은 음식으로 약리 또는 자연 reinforcer를 사용하지 않고 동기 행동의 연구를 수 있습니다.
Abstract
Operant 방법은 동기를 행동의 연구를위한 강력한 행동 도구입니다. 이러한 '자기 관리'방식은 높은 건설의 타당성에 의한 약물 중독 연구에 광범위하게 사용되었습니다. Operant 연구는 연구자에게 중독 과정의 여러 측면의 잠복기 조사를위한 도구를 제공합니다. 예를 들어, 급성 보강 (약물과 비 약물 모두)의 메커니즘은 자기 관리 행동 1-6 영향을 분자 표적의 능력을 결정하는 약리 또는 유전 도구를 사용하여 테스트하실 수 있습니다. 또한, 약물 또는 음식을 추구하는 행동은 기본 reinforcer의 부재에서 공부하고,이 과정을 방해하는 약리 물질의 능력은 중독 3의 치료에 유용할 수 있습니다 분자 표적과 화합물의 발견 잠복기 모델입니다 수 있습니다 7-9. 마우스에 정맥 주사 약물 자기 관리 연구를 수행하는 하나의 문제가 카테 테르의 명백을 유지의 기술적인 어려움이다. 이 실험에서 마찰 속도가 높다 40 % 또는 10-15 이상에 도달할 수 있습니다. 약물 자기 관리와 함께 또 다른 일반적인 문제는 reinforcer의 pharmacologically 유발 효과가 특정 동작을 생산하는 통찰력이다. 예를 들어, 강화 및 psychostimulants의 신경 효과 측정들은 psychomotor 효과에 의해 실마리를 못찾고 수 있습니다. 약물 중독을 공부 그들의 유틸리티가 마약 자기 관리를 변경 일부 조작 음식 자기 관리에 미치는 영향을 최소화있다는 사실에 의해 제한되지만 식품 보강을 사용 Operant 방법은 이러한 함정을 피할 수 있습니다. 예를 들어, D1의 도파민 수용체의 mesolimbic 도파민의 병변이나 한방 음식 자체 관리 12,16에 큰 영향을하지 않고 코카인 자기 관리를 줄일 수 있습니다.
감각 자극은 기본 reinforcers (예 : 에어컨하지 reinforcers) 17-22로 응답 operant 지원 능력에 대해 설명했습니다. 청각 및 시각 자극은 자기 관리 놀라울 정도로 작은이 보강 기본 신경 메커니즘에 대해 알고 있지만, 여러 종류 18,21,23로. (OSS) 모델을 추구 operant 센세이션이 감각 강화 24 신경 메커니즘의 연구가 중요 있도록 마우스의 감각 자기 관리를위한 강력한 모델입니다. OSS의 추가 장점은 중독과 관련이있을 수 있습니다 operant 행동의 차이에 대한 돌연변이 쥐를 화면에있는 능력입니다. 우리는 이전에 psychostimulant 자기 관리의 결함으로 표시 도파민 D1 수용체 녹아웃 마우스는, 또한 OSS 24를 얻기 실패보고있다. 이것은 이들 쥐가 음식 reinforcer로 사용하는 경우 operant 작업을 학습 할 수있다의 독특한 찾는 것입니다. 식품 보강을 사용 operant 연구는 일반 동기 행동과 위에서 언급한 메커니즘을 기본 식품 강화, 연구에 유용하게 사용될 수 있지만 이러한 연구는 약물 중독의 분자 메커니즘을 연구하기 위해 응용 프로그램에 제한됩니다. 따라서, OSS 약물 중독 프로세스의 연구에 특히 매력적인 모델이되도록 식품 강화에서 구분되는 감각과 psychostimulant 보강을 중재 유사한 신경 기판이있을 수 있습니다. OSS 및 약물 reinforcers의 다른 분자 표적 사이의 중복의 정도는 불분명하지만, 우리가 현재 추구하는 주제이다. 이러한 멸종에 대한 저항과 같은 중독의 일부 측면은 OSS와 관찰 수 있지만, 우리는 상승 25이 모델 24 관찰하고 있지 않은 것으로 나타났습니다. 흥미롭게도, 섭취량 및 중독의 다른 측면의 상승은 자당 26 자기 관리와 관찰됩니다. 따라서 비 약물 operant 절차 중독과 관련된 프로세스를 연구하기 위해 원하는 때, 음식이나 감각 reinforcers이 가장 요구되는 특정 질문에 맞게 선택할 수 있습니다.
결론적으로, 음식 자체 관리 및 마우스의 OSS 모두 높은 처리량 동기 부여에 관련된 신경 타겟의 약리 또는 유전자 조작의 효과를 연구하기 위해 의미있게 정맥 카테터를 필요하지 않는 장점이 있습니다. reinforcer로 음식을 사용하는 operant 테스트는 음식 섭취의 규제에 관한 연구에 특히 유용하지만, OSS는 감각 자극의 강화 메커니즘을 연구하고 특히 APT하고 추구 참신하고 중독에 광범위한 적용가있을 수 있습니다.
Protocol
Discussion
원하는 Operant 감각은 마우스가 선택의 동물이다 정맥 주사 약물 자기 관리에 유용한 대안입니다. 수술이나 카테터 유지도가 필요하다는 사실은 이것이 마우스에서 중요한 기술적 장애물 있으므로, 유리한 것입니다. 이 같은 음식 등 다른 자연 reinforcers와는 강화의 측면을 측정하는 수 있기 때문에 OSS도 매력적입니다.
이것은 마우스의 행동 조치가 다른 환경 조건 24에</sup…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 프로젝트는 NIH 교부금 DA19112 (DGW)와 DA026994 (CMO)에 의해 지원되었다. 일러스트 레이션은 캐서린 Louderback에 의해 제공되었다. 실험은 밴더빌트 Murine Neurobehavioral 연구실에서 수행되었다.
Materials
| Material Name | Tipo | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| Drug self-administration test package for mouse: extra-wide chamber and retractable levers | Med Associates, Inc | MED-307W-CT-D1 | Levers are ultra-sensitive (require ~2 grams force) and are mounted 2.2 cm above the floor. Yellow stimulus lamps are mounted 2 cm above each lever. | |
| Interface and software package | Med Associates, Inc | MED-SYST-16 | This is the package for up to 16 chambers. |
Referências
- Thomsen, M., Caine, S. B. Intravenous drug self-administration in mice: practical considerations. Behav Genet. 37, 101-118 (2006).
- Koob, G. F. Animal models of motivation for drinking in rodents with a focus on opioid receptor neuropharmacology. Recent Dev Alcohol. 16, 263-281 (2003).
- Koob, G. F., Kenneth Lloyd, G., Mason, B. J. Development of pharmacotherapies for drug addiction: a Rosetta stone approach. Nat Rev Drug Discov. 8, 500-515 (2009).
- Arnold, J. M., Roberts, D. C. A critique of fixed and progressive ratio schedules used to examine the neural substrates of drug reinforcement. Pharmacol Biochem Behav. 57, 441-447 (1997).
- O’Brien, C. P., Gardner, E. L. Critical assessment of how to study addiction and its treatment: human and non-human animal models. Pharmacology & Therapeutics. 108, 18-58 (2005).
- Olsen, C. M., Duvauchelle, C. L. Prefrontal cortex D1 modulation of the reinforcing properties of cocaine. Brain Research. 1075, 229-235 (2006).
- 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).
- Kalivas, P. W., McFarland, K. Brain circuitry and the reinstatement of cocaine-seeking behavior. Psychopharmacology (Berl). 168, 44-56 (2003).
- Stewart, J. Pathways to relapse: the neurobiology of drug- and stress-induced relapse to drug-taking. J Psychiatry Neurosci. 25, 125-136 (2000).
- Olsen, C. M., Winder, D. G. A method for single-session cocaine self-administration in the mouse. Psychopharmacology (Berl). 187, 13-21 (2006).
- Rocha, B. A. Differential responsiveness to cocaine in C57BL/6J and DBA/2J mice. Psychopharmacology (Berl). 138, 82-88 (1998).
- Caine, S. B., Negus, S. S., Mello, N. K. Method for training operant responding and evaluating cocaine self-administration behavior in mutant mice. Psychopharmacology (Berl). 147, 22-24 (1999).
- Colby, C. R., Whisler, K., Steffen, C., Nestler, E. J., Self, D. W. Striatal cell type-specific overexpression of DeltaFosB enhances incentive for cocaine. J Neurosci. 23, 2488-2493 (2003).
- Schramm-Sapyta, N. L., Olsen, C. M., Winder, D. G. Cocaine self-administration reduces excitatory responses in the mouse nucleus accumbens shell. Neuropsychopharmacology. 31, 1444-1451 (2006).
- Steiner, R. C., Hsiung, H. M., Picciotto, M. R. Cocaine self-administration and locomotor sensitization are not altered in CART knockout mice. Behav Brain Res. 171, 56-62 (2006).
- Marx, M. H., Henderson, R. L., Roberts, C. L. Positive reinforcement of the bar-pressing response by a light stimulus following dark operant pretests with no after effect. J Comp Physiol Psychol. 48, 73-76 (1955).
- Baron, A., Kish, G. B. Low-intensity auditory and visual stimuli as reinforcers for the mouse. J Comp Physiol Psychol. 55, 1011-1013 (1962).
- Stewart, J. Reinforcing effects of light as a function of intensity and reinforcement schedule. Journal of comparative and physiological psychology. 53, 187-193 (1960).
- Caggiula, A. R. Cue dependency of nicotine self-administration and smoking. Pharmacol Biochem Behav. 70, 515-530 (2001).
- Cain, M. E., Green, T. A., Bardo, M. T. Environmental enrichment decreases responding for visual novelty. Behavioural Processes. 73, 360-366 (2006).
- Thompson, T. I. Visual Reinforcement in Siamese Fighting Fish. Science. 141, 55-57 (1963).
- Blatter, K., Schultz, W. Rewarding properties of visual stimuli. Exp Brain Res. 168, 541-546 (2006).
- Olsen, C. M., Winder, D. G. Operant sensation seeking engages similar neural substrates to operant drug seeking in C57 mice. Neuropsychopharmacology. 34, 1685-1694 (2009).
- Crabbe, J. C., Wahlsten, D., Dudek, B. C. Genetics of mouse behavior: interactions with laboratory environment. Science. 284, 1670-1672 (1999).
- Crawley, J. N. Behavioral phenotypes of inbred mouse strains: implications and recommendations for molecular studies. Psychopharmacology (Berl). 132, 107-124 (1997).
- Belknap, J. K., Metten, P., Beckley, E. H., Crabbe, J. C. Multivariate analyses reveal common and drug-specific genetic influences on responses to four drugs of abuse. Trends Pharmacol Sci. 29, 537-543 (2008).
- Mozhui, K. Strain differences in stress responsivity are associated with divergent amygdala gene expression and glutamate-mediated neuronal excitability. J Neurosci. 30, 5357-5367 (2010).
- Hefner, K. Impaired fear extinction learning and cortico-amygdala circuit abnormalities in a common genetic mouse strain. J Neurosci. 28, 8074-8085 (2008).
- Elmer, G. I., Pieper, J. O., Hamilton, L. R., Wise, R. A. Qualitative differences between C57BL/6J and DBA/2J mice in morphine potentiation of brain stimulation reward and intravenous self-administration. Psychopharmacology (Berl). 208, 309-321 (2010).
